WO2021131798A1 - Ultrasonic radiation tool and ultrasonic device - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an ultrasonic radiating device that radiates ultrasonic waves toward an object such as a human body and an ultrasonic device having the ultrasonic radiating device.
- Patent Documents 1 and 2 An ultrasonic device that radiates ultrasonic waves toward an object such as a human body is known (for example, Patent Documents 1 and 2).
- Such an ultrasonic device is used, for example, as an ultrasonic therapy device for irradiating an affected area or the like with ultrasonic waves to perform treatment, or as an ultrasonic diagnostic device for acquiring a secondary cross-sectional image of the affected area or the like.
- an ultrasonic therapy device for example, a device used for HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) treatment is known.
- HIFU High Intensity Focused Ultrasound
- the surface on which the ultrasonic waves are radiated may be formed in a concave shape so as to focus the ultrasonic waves at a predetermined position.
- Patent Documents 1 and 2 disclose a technique for arranging a vibrating element that generates vibration that generates ultrasonic waves along a concave surface.
- the ultrasonic radiating instrument has a plurality of plate-shaped elements, a support, and a first adhesive.
- Each of the plurality of plate-shaped elements has a radiation surface for radiating ultrasonic waves on one of the front and back surfaces.
- the support holds the plurality of plate-shaped elements in an arrangement in which the plurality of radial surfaces are directed to the same position from different directions.
- the first adhesive adheres the plurality of plate-shaped elements to the support.
- Each of the plurality of plate-shaped elements has a plurality of vibrating elements that generate vibrations that generate ultrasonic waves at a plurality of positions in the radiation surface.
- the first adhesive is adhered to the side surface of each of the plurality of plate-shaped elements.
- the ultrasonic device includes the ultrasonic radiation device and a drive control unit that supplies AC power having a frequency within the frequency band of ultrasonic waves to the plate-shaped element.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
- FIG. 7 (a) and 7 (b) are schematic views showing an example and another example of the focusing mode of ultrasonic waves.
- FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of the ultrasonic device 1 according to the first embodiment.
- the ultrasonic device 1 is used for HIFU treatment, for example.
- the ultrasonic device 1 focuses ultrasonic waves on the affected part 103 (or a foreign substance such as a calculus; the same applies hereinafter) of the patient 101.
- the affected area 103 is denatured by the heat generated by this.
- the ultrasonic device 1 may be configured for any part of the human body as a treatment target, or may be configured for any disease as a treatment target. In other words, the frequency and intensity of the ultrasonic waves radiated by the ultrasonic device 1 and the dimensions of each part of the ultrasonic device 1 may be appropriately set.
- the ultrasonic wave is generally a sound wave of 20 kHz or higher. There is no general upper limit on the frequency of ultrasonic waves, but it may be, for example, 5 GHz.
- the ultrasonic device 1 is arranged adjacent to the patient 101, and is directed to the ultrasonic radiation device 3 (hereinafter, may be simply referred to as “radiation device 3”) and the radiation device 3 that directly bear the radiation of ultrasonic waves. It has a device main body 5 that supplies power and the like.
- the radiating instrument 3 has a generating unit 7 that generates ultrasonic waves, and a bag 9 that is interposed between the generating unit 7 and the patient 101.
- the generating unit 7 emits ultrasonic waves from, for example, the concave surface 7a facing the patient 101 side.
- the shape of the concave surface 7a is, for example, a shape obtained by cutting out a part of a spherical surface (inner surface thereof). Therefore, the ultrasonic waves radiated from the concave surface 7a are focused near the center of the sphere (from another viewpoint, the affected portion 103).
- the bag 9 is filled with a liquid LQ at least when the ultrasonic device 1 is used.
- the liquid LQ for example, contributes to mitigating abrupt changes in acoustic impedance between the concave surface 7a and the body surface of the patient 101.
- the liquid LQ is, for example, water. Further, for example, the liquid LQ may contain water and an appropriate additive.
- the additive may be, for example, for adjusting the acoustic impedance.
- the acoustic impedance of the liquid LQ is, for example, 1 ⁇ 10 6 kg / (m 2 ⁇ s) or more and 2 ⁇ 10 6 kg / (m 2 ⁇ s) or less, or 1.3 ⁇ 10 6 kg / (m 2 ⁇ s). ) Or more 1.7 ⁇ 10 6 kg / (m 2 ⁇ s) or less.
- water about 1.5 ⁇ 10 6 kg / (m 2 ⁇ s)
- air about 0, fat: about 1.4 ⁇ 10 6 kg / (m 2).
- -S muscle: about 1.7 x 10 6 kg / (m 2 ⁇ s).
- FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of a main part of the generating unit 7.
- the upper part in FIG. 2 is the patient 101 side. That is, FIG. 2 is a perspective view of the generating portion 7 as viewed from the concave surface 7a side.
- the generating unit 7 has, for example, a plurality of plate-shaped elements 11 that emit ultrasonic waves, and a support 13 that holds the plurality of plate-shaped elements 11.
- the support 13 has, for example, a frame shape (frame shape, skeleton structure shape), and holds the outer edges of the plurality of plate-shaped elements 11 so as to expose the plurality of plate-shaped elements 11 to the patient 101 side.
- the generation unit 7 may have, for example, a housing having an appropriate shape that covers the illustrated configuration from the side opposite to the patient 101.
- the plate-shaped element 11 is, for example, roughly formed in a flat plate shape.
- One of the front and back surfaces (the widest pair of surfaces) of the plate shape is a radiation surface 11a that emits ultrasonic waves toward the patient 101.
- the plurality of plate-shaped elements 11 are arranged in parallel with each other (in different directions) so that the radial surface 11a faces a common focusing region (affected portion 103), and constitutes the concave surface 7a described above. doing. Therefore, the concave surface 7a is not composed of a curved surface, but is composed of a combination of a plurality of planes (radiating surface 11a).
- the arrangement pattern of the plurality of plate-shaped elements 11 may be appropriately set.
- the plurality of plate-shaped elements 11 are arranged in the circumferential direction of the concave surface 7a (direction along the outer circumference of the concave surface 7a) to form an annular element row 8 (indicated by an arrow).
- the element rows 8 may be provided in a plurality of rows (for example, concentrically) in a plurality of rows (double or more) in a plan view of the concave surface 7a (in the illustrated example), or may be provided in only one row. ..
- the plurality of center-to-center spacing in each element row 8 may be constant (in the figure). Example), it does not have to be constant.
- the number of plate-shaped elements 11 included in each element row 8 may be appropriately set. Further, this number may be the same as or different from each other in the plurality of element rows 8.
- the innermost region of the concave surface 7a (the central portion 65 described later) is a non-arranged region of the plate-shaped element 11.
- Appropriate electronic components and the like may be arranged in such a region.
- an ultrasonic sensor for detecting the position of the affected area 103
- a visual sensor for detecting the position of a marker attached to the body surface of the patient 101 to indicate the position of the affected area 103
- a receiving unit may be provided to receive the reflected wave of the ultrasonic wave radiated from the above.
- the innermost region of the concave surface 7a may have an opening.
- the opening may be, for example, for passing visible light detected by the above-mentioned visual sensor and / or ultrasonic wave detected by the ultrasonic sensor. Further, the innermost region of the concave surface 7a may be a region for arranging the plate-shaped element 11.
- FIG. 3 is a plan view of the plate-shaped element 11.
- the planar shape of the plate-shaped element 11 and the dimensions of the planar shape may be appropriately set.
- the plurality of plate-shaped elements 11 may have the same shape and size from each other, or may include two or more types of plate-shaped elements 11 having different shapes and / or sizes from each other.
- the planar shape of the plate-shaped element 11 may be a shape in which the gap between adjacent plate-shaped elements 11 is relatively small (a shape in which a spherical surface is divided) (FIGS. 2 and 3). Example), it does not have to be such a shape. As the latter, for example, a circular shape can be mentioned.
- the planar shape of the plate-shaped element 11 is a trapezoidal shape, which is an example of a shape in which the gap between the plate-shaped elements 11 is relatively small.
- the concave surface 7a can be formed so as to reduce the gap between the plate-shaped elements 11 even with a polygon other than the trapezoidal shape, for example, of the regular polyhedron (Platonic solid), the semi-regular polyhedron (Archimedean solid), and the Platonic solid. It is clear from the three-dimensional shape and the dome shape realized in various technical fields.
- the trapezium of the plate-like element 11 has, for example, an upper base 11d inside the concave surface 7a and a lower base 11e outside the concave surface 7a, as indicated by reference numeral 3 in FIG. It is an isosceles trapezium having a pair of legs 11f of length.
- the length of the upper base 11d, the length of the lower base 11e, and the height of the trapezium may be appropriately set, and any length may be set with respect to the other length. It may be long.
- the plurality of plate-shaped elements 11 are arranged in the circumferential direction of the concave surface 7a to form an annular element row 8.
- trapezium-shaped legs 11f are adjacent to each other among adjacent plate-shaped elements 11.
- the adjacent legs 11f may or may not be parallel to each other. In the latter case, the distance between the legs 11f may be relatively wide on either the inside or the outside of the concave surface 7a.
- the trapezium upper base 11d of the plate-shaped element 11 of one element row 8 and the trapezium lower base 11e of the plate-shaped element 11 of the other element row 8 are adjacent to each other. ..
- the four side surfaces 11s (or the side surfaces 19s or 21s constituting the side surface 11s) of the plate-shaped element 11 described later are referred to by the terms upper base 11d, lower base 11e, and pair of legs 11f. There is.
- one plate-shaped element 11 has a plurality of vibrating elements 15 (specifically, a piezoelectric element).
- the vibrating element 15 is a portion that generates vibration that generates ultrasonic waves.
- the number, position, planar shape, size, and the like of the vibrating elements 15 may be appropriately set.
- the plurality of vibrating elements 15 are distributed and arranged at a substantially uniform density along the plane direction (direction along the plane; the same applies hereinafter) of the plate-shaped element 11. More specifically, when the distance between the centers of adjacent vibrating elements 15 (for example, geometric centers in a plan view) is taken as the center-to-center spacing, the plurality of vibrating elements 15 are arranged vertically and horizontally at a constant center-to-center spacing. ..
- the plurality of vibrating elements 15 may be displaced from each other by about half of the center-to-center spacing in rows adjacent to each other, may be arranged along a plurality of concentric circles, or may be arranged radially. It may be arranged at a non-uniform density.
- the relative relationship between the arrangement direction of the plurality of vibrating elements 15 and the direction in which each portion of the outer edge of the plate-shaped element 11 extends may also be appropriately set.
- the area of the arrangement region of the plurality of vibrating elements 15 (for example, the smallest convex polygon in which the plurality of vibrating elements 15 are accommodated) is exposed from, for example, the area of the plate-shaped element 11 (or the support 13 when viewed from the patient 101 side). Area) may be 1/5 or more, 1/2 or more, 2/3 or more, or 4/5 or more. 4/5 or more may be regarded as a state in which a plurality of vibrating elements 15 are arranged on the entire surface of the plate-shaped element 11. When the plurality of vibrating elements 15 are not arranged over the entire surface of the plate-shaped element 11, the arrangement region of the plurality of vibrating elements 15 is located in an appropriate range such as the central side or the outer edge side in the plate-shaped element 11. You can do it.
- the shape of the arrangement area is also arbitrary.
- the planar shape of the vibrating element 15 is circular. From another point of view, the planar shape is a line-symmetrical or rotationally symmetric shape. However, the planar shape may be another shape such as an ellipse or a polygon, or may be an asymmetrical shape. When the planar shape of the vibrating element 15 is not circular, the relative orientation between the planar shape and the planar shape of the plate-shaped element 11 may be appropriately set.
- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. The lower part in FIG. 4 is the patient 101 side. In FIG. 4, in addition to one plate-shaped element 11, a part of the support 13 is also shown.
- the plate-shaped element 11 is configured to include, for example, two or more layered (including plate-shaped; the same applies hereinafter) members extending along the plane direction thereof (along the radial surface 11a).
- the plate-shaped element 11 has an element substrate 19 having a vibrating element 15 and a cavity member 21 superposed on the element substrate 19.
- the plate-shaped element 11 faces, for example, the cavity member 21 side toward the patient 101 side (from another viewpoint, the support 13 side).
- the element substrate 19 vibrates when the region serving as the vibrating element 15 bends and deforms. This vibration is transmitted to the fluid located on the patient 101 side of the element substrate 19, and ultrasonic waves are generated.
- the cavity member 21 has a plurality of cavities 21c (openings, holes) individually overlapping the plurality of vibrating elements 15 in the element substrate 19.
- the cavity member 21 contributes to defining the fixed end of the vibrating element 15 by, for example, the edge of the cavity 21c, and thus contributes to adjusting the natural frequency (resonance frequency) of the vibrating element 15.
- the main surface (the widest surface of the plate, the front and back surfaces) of the plate-shaped element 11 has irregularities and is flat due to the provision of the plurality of cavities 21c and the second electrode 33 (individual electrode) described later. It's not a big deal.
- the plate-shaped element 11 when the plate-shaped element 11 is in the form of a plate or a flat plate, it does not have to be strictly a plate or a flat plate.
- the plate-shaped element 11 may be regarded as a flat plate shape by having a flat layer (for example, 23, 25, and 27 described later) having a constant thickness as a main component.
- the plate-shaped element 11 may be regarded as a flat plate shape when the top portions (or the deepest portions of the concave portions) of the plurality of convex portions are contained in the same plane on each of the two main surfaces. Further, for example, when the arithmetic average roughness Ra of the unevenness of each main surface of the plate-shaped element 11 is 5% or less, 2% or less, or 1% or less with respect to the equivalent circle diameter obtained from the area of the plate-shaped element 11. It may be regarded as a flat plate.
- the element substrate 19 is configured to include, for example, two or more layered members extending along its plane direction (along the radial surface 11a). Specifically, for example, the element substrate 19 includes the vibration layer 23, the first conductor layer 25, the piezoelectric layer 27, and the second conductor layer 29 in this order from the patient 101 side (from another viewpoint, the cavity member 21 side). I'm out.
- the first conductor layer 25 includes, for example, the first electrode 31.
- the second conductor layer 29 includes, for example, a plurality of second electrodes 33. The first electrode 31 and the second electrode 33 sandwich the piezoelectric layer 27. When an AC voltage is applied to these pair of electrodes, the region of the element substrate 19 which is the vibrating element 15 causes vibration accompanied by bending and deformation.
- the element substrate 19 may include an appropriate layer such as an insulating layer covering the second conductor layer 29.
- the region regarded as the vibrating element 15 may be appropriately defined.
- the region of the element substrate 19 that overlaps the cavity 21c (more strictly, the region that overlaps the opening surface of the cavity 21c on the element substrate 19 side) is defined as the vibrating element 15.
- the region overlapping the second electrode 33 (individual electrode) can be defined as the vibrating element 15.
- Each vibrating element 15 has a first surface 15a facing the cavity 21c side (patient 101 side) and a second surface 15b facing the opposite side of the cavity 21c.
- the first surface 15a is composed of, for example, a surface of the vibrating layer 23 on the cavity member 21 side.
- the second surface 15b is exposed from, for example, the second conductor layer 29 of the surface of the second conductor layer 29 opposite to the cavity member 21 and the surface of the piezoelectric layer 27 opposite to the cavity member 21. It is composed of the area where it is.
- the second surface 15b may be formed by the insulating layer.
- the first surface 15a is a surface that generates ultrasonic waves toward the patient 101 due to the vibration of the vibrating element 15, and constitutes a part of the radiation surface 11a of the plate-shaped element 11.
- the vibrating layer 23 is, for example, widened over a plurality of vibrating elements 15 (for example, widened over substantially the entire element substrate 19), and basically spreads without gaps.
- the thickness of the vibrating layer 23 is, for example, substantially constant.
- the vibrating layer 23 is formed of, for example, an insulating material or a semiconductor material.
- the material of the vibrating layer 23 may be an inorganic material or an organic material. More specifically, for example, the material of the vibrating layer 23 may be the same or different piezoelectric material as the material of the piezoelectric layer 27 (described later). Further, for example, the material of the vibrating layer 23 may be silicon (Si), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or sapphire (Al 2 O 3 ).
- the vibrating layer 23 may be formed by laminating a plurality of layers made of different materials.
- the first conductor layer 25 includes only the first electrode 31 in the illustrated example.
- the first electrode 31 is configured as, for example, a common electrode.
- the common electrode has, for example, a width extending over a plurality of vibrating elements 15 (a width covering substantially the entire element substrate 19), and basically spreads without gaps.
- the thickness of the first electrode 31 is, for example, substantially constant.
- the first electrode 31 is, for example, a wiring (for example, FPC (Flexible) described later) arranged on the side opposite to the bag 9 of the plate-shaped element 11 via a through conductor (not shown) penetrating the piezoelectric layer 27. It is electrically connected to the printed circuits) 35).
- the material of the first conductor layer 25 may be, for example, an appropriate metal. For example, gold (Au), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), aluminum (Al), nickel (Ni), copper (Cu) or chromium (Cr) or alloys containing these are used. Good.
- the first conductor layer 25 may be formed by laminating a plurality of layers made of different materials. Further, the material of the first conductor layer 25 may be obtained by firing a conductive paste containing a metal as described above. That is, the material of the first conductor layer 25 may contain additives such as glass powder and / or ceramic powder (inorganic insulating material from another viewpoint).
- the piezoelectric layer 27 is, for example, widened over a plurality of vibrating elements 15 (for example, widened over substantially the entire element substrate 19), and basically spreads without gaps.
- the thickness of the piezoelectric layer 27 is, for example, substantially constant.
- the piezoelectric layer 27 may have a configuration in which a plurality of parts separated from each other are individually provided for the plurality of vibrating elements 15.
- the material of the piezoelectric layer 27 may be a single crystal, a polycrystal, an inorganic material, an organic material, or a ferroelectric substance. It may or may not be a pyroelectric body.
- the inorganic material include a lead zirconate titanate-based material and a lead-free inorganic piezoelectric material.
- the lead-free inorganic piezoelectric material include a perovskite-type compound material.
- the organic material include PVDF (polyvinylidene fluoride).
- the material of the piezoelectric layer 27 may be, for example, a pressure electromagnetic plate (sintered body from another viewpoint) or a piezoelectric thin film.
- the piezoelectric plate is a plate-shaped inorganic polycrystal composed of a plurality of crystal particles (and grain boundaries) having piezoelectricity, and is also called a piezoelectric ceramic plate.
- the crystal particles constituting the piezoelectric plate usually have a small aspect ratio and are isotropically distributed.
- the piezoelectric thin film is a thin-film inorganic single crystal, inorganic polycrystal, or organic material (polymer) having piezoelectricity.
- the polycrystalline piezoelectric thin film is usually composed of columnar crystals extending in the thickness direction. Piezoelectric thin films usually have high orientation, thereby having high piezoelectric properties.
- the polarization axis (also referred to as an electric axis or an X axis in a single crystal) is in the thickness direction of the piezoelectric layer 27 (with the first electrode 31). It is substantially parallel to the second electrode 33 (opposite direction).
- the region of the piezoelectric layer 27 other than the region constituting the vibrating element 15 may or may not be polarized. Further, when it is polarized, it may be polarized in the same direction as the region constituting the vibrating element 15, or may be polarized in a different direction.
- the second conductor layer 29 may have, for example, wiring (not shown) connected to the plurality of second electrodes 33 in addition to the plurality of second electrodes 33 described above.
- the plurality of second electrodes 33 are arranged on the opposite side of the plate-shaped element 11 from the bag 9 via, for example, a drawing electrode (or wiring) (not shown) included in the second conductor layer 29 (not shown). For example, it is electrically connected to the FPC35) described later.
- the plurality of second electrodes 33 are, for example, individual electrodes provided for each vibrating element 15.
- the individual electrodes referred to here mean that a plurality of electrodes have shapes that are separated from each other, and it is not necessary that potentials that are different from each other can be applied.
- two or more second electrodes 33 may be electrically connected to each other.
- the connection may be made by, for example, a wiring (not shown) included in the second conductor layer 29, or by another means (for example, FPC35 described later).
- the plurality of second electrodes 33 may be capable of applying different potentials individually or for each group including two or more second electrodes 33.
- the planar shape and size of the second electrode 33 may be an appropriate shape.
- the planar shape of the second electrode 33 may be similar to or similar to the planar shape of the vibrating element 15 (opening shape of the cavity 21c), may be different, and may be circular or elliptical. It may be a shape or a polygon.
- the outer edge of the second electrode 33 may be entirely located inside the opening edge of the cavity 21c, or the entire edge may be substantially the same. , The whole may be located on the outside, or only a part may be located on the same or inside.
- the second electrode 33 is a circle located inside the opening edge of the circular cavity 21c.
- the material of the second conductor layer 29 may be the same as or different from the material of the first conductor layer 25. Further, in any case, the description of the material of the first conductor layer 25 described above may be referred to the description of the material of the second conductor layer 29.
- a pressure wave is formed in the medium (for example, fluid) around the vibrating element 15. Then, by inputting an electric signal (drive signal) whose voltage changes with a predetermined waveform to the first electrode 31 and the second electrode 33, the waveform of the electric signal (frequency and amplitude in another viewpoint) is reflected. Ultrasonic waves are generated.
- the vibration of the above-mentioned deflection deformation is the out-of-plane vibration of the primary mode in which the center of the plan view becomes the antinode of the vibration and the outer edge (for example, near the edge of the cavity 21c) becomes the vibration node in the vibration element 15.
- the vibrating element 15 is configured such that, for example, the resonance frequency is located in the frequency band of ultrasonic waves.
- the resonance frequency is set, for example, by selecting the material of the layers constituting the vibrating element 15 (selecting Young's modulus and density from another viewpoint), and setting the diameter of the vibrating element 15 and the thickness of each layer (from another viewpoint). It is done by setting the mass and bending rigidity).
- the influence of the fluid around the vibrating element 15 and the influence of the rigidity of the portion supporting the vibrating element 15 may be taken into consideration.
- the electric signal may be, for example, a voltage application that displaces the vibrating element 15 toward the vibrating layer 23 side and a voltage application that displaces the vibrating element 15 toward the piezoelectric layer 27 side repeatedly. That is, the electric signal may have polarities (positive and negative) inverted (the directions of the voltage (electric field) alternate in the direction of the polarization axis of the piezoelectric layer 27). Further, for example, the electric signal may be such that only the voltage application that displaces the vibrating element 15 toward the vibrating layer 23 side or only the voltage application that displaces the vibrating element 15 toward the piezoelectric layer 27 side is repeated. In this case, ultrasonic waves are generated by repeating bending and elimination of bending by the restoring force.
- the cavity member 21 is, for example, a member having a constant thickness and having a width extending over a plurality of vibrating elements 15 when the cavity 21c is ignored.
- the size of the cavity member 21 may be the same as or different from the size of the element substrate 19 (example of FIG. 4). In FIG. 6 and the like described later, an example in which the cavity member 21 is slightly wider than the element substrate 19 is shown, but contrary to the drawing, the element substrate 19 may be wider than the cavity member 21.
- the material of the cavity member 21 is arbitrary, and may be, for example, an insulating material, a semiconductor material, a conductive material, an inorganic material, or an organic material. It may be a piezoelectric material, or it may be the same as the material of any layer in the element substrate 19.
- examples of the material of the cavity member 21 include metals, resins, and ceramics.
- the cavity member 21 may be composed of a plurality of materials or a plurality of layers.
- the cavity member 21 may be formed by forming an insulating layer on a metal layer (including a metal plate) overlapping the element substrate 19, or may be made of a glass epoxy resin obtained by impregnating glass fibers with an epoxy resin. You may be.
- the shape of the cavity 21c may be set as appropriate.
- the shape of the cavity 21c may be such that the shape of the cross section (cross section parallel to the element substrate 19) is constant regardless of the position in the penetrating direction of the cavity 21c (illustration example), or the element substrate.
- the shape may have a tapered surface whose diameter increases or decreases toward the 19th side.
- the region of the element substrate 19 that overlaps with the cavity 21c is the vibrating element 15. Therefore, the description of the planar shape of the vibrating element 15 described above is used to explain the shape of the cross section of the cavity 21c. May be done.
- the depth of the cavity 21c (the length in the penetrating direction; from another point of view, the thickness of the cavity member 21) may be appropriately set.
- the depth of the cavity 21c may be 1/20 or more, 1/10 or more, 1/2 or more, or 1 times or more the diameter of the cavity 21c (for example, a circle-equivalent diameter if it is not circular). It may be 10 times or less, 5 times or less, 1 time or less, 1/2 or less or 1/10 or less, and the above lower limit and upper limit may be appropriately combined as long as there is no contradiction.
- the support 13 has, for example, a shape that holds the outer edges of the plurality of plate-shaped elements 11. More specifically, the support 13 has a shape similar to, for example, the shape of a gap (boundary in another viewpoint) between adjacent plate-shaped elements 11. In other words, the support 13 has a plurality of openings 13h that individually overlap the plurality of plate-shaped elements 11. Then, as shown in FIG. 4, the plate-shaped element 11 has its outer edge side portion overlapped with the back surface 13b of the support 13 opposite to the patient 101, and has a radial surface toward the patient 101 side through the opening 13h. 11a is exposed.
- the support 13 is composed of, for example, three parts substantially concentrically formed in a plan view of the concave surface 7a.
- One is a lattice portion 61 which is formed in a lattice pattern by forming a plurality of openings 13h and which extends in a band shape and an annular shape over a region in which a plurality of plate-shaped elements 11 are arranged.
- the other one is a brim-shaped edge 63 extending outward from the outer edge of the grid 61.
- the remaining one is a plate-shaped central portion 65 connected to the inner edge of the lattice portion 61. The outer edge of the plurality of plate-shaped elements 11 is held by these portions.
- the support 13 has a shape that can be said to be composed of only the lattice portion 61 by forming an opening in the central portion 65 and reducing the diameter from the inner edge to the outer edge of the edge portion 63. May be. Further, as described above, the region where the central portion 65 is provided may be the arrangement region of the plate-shaped element 11 (in other words, the lattice portion 61 may spread to the center).
- the shape and area of the opening 13h may be set as appropriate.
- the shape of the opening 13h may be similar to or similar to the shape of the outer edge of the plate-shaped element 11 (example in the figure), or may be a different shape.
- the opening 13h may have a shape in which the diameter is reduced or increased from the front surface 13a on the patient 101 side to the back surface 13b on the opposite side, or a shape in which such diameter reduction or diameter is not increased. There may be.
- the area of the opening 13h (for example, the minimum area when the diameter is reduced or expanded) may be 60% or more or 80% or more of the area of the plate-shaped element 11.
- the material of the support 13 may be appropriate.
- the material of the support 13 may be metal, ceramics, resin, or a combination thereof.
- the metal may be, for example, stainless steel.
- FIG. 5 is a perspective view showing a part of an example of the back surface 13b (the surface opposite to the affected portion 103) of the support 13.
- the support 13 is in a state before the plate-shaped element 11 is attached.
- a recess 13r in which the plate-shaped element 11 is housed may be formed on the surface of the support 13 on which the plate-shaped element 11 is arranged (here, the back surface 13b).
- the support 13 is formed from the overlapping portion 13e and the overlapping portion 13e that overlap the plate-shaped element 11 (more specifically, the outer edge portion thereof in the present embodiment) in the thickness direction of the plate-shaped element 11. It has a partition portion 13f protruding toward the plate-shaped element 11.
- the support 13 may have a shape that does not have such a recess 13r (partition portion 13f).
- the partition portion 13f is located between the plate-shaped elements 11 adjacent to each other. More specifically, in the illustrated example, the support 13 is adjacent to the partition portion 13fa located between the plate-shaped elements 11 adjacent to each other in the circumferential direction of the support 13 and to be adjacent to each other in the radial direction of the support 13. It has a partition portion 13fb located between the plate-shaped elements 11.
- the partition portion 13fa extends in the radial direction of the support 13, for example.
- the partition portion 13fb extends in the circumferential direction of the support 13, for example.
- the recess 13r has, for example, a shape and size in which the plate-shaped element 11 fits, and may contribute to the positioning of the plate-shaped element 11.
- the term "fitting" as used herein means that, for example, there is a gap (play) between the side surface of the plate-shaped element 11 and the wall surface of the recess 13r to allow the plate-shaped element 11 to move in the plane direction. Including. This gap may contribute to, for example, the arrangement of the first adhesive 37, which will be described later.
- the size of the gap is, for example, such that the entire outer edge of the plate-shaped element 11 is located outside the opening 13h regardless of the position in the recess 13r in the plane direction of the plate-shaped element 11. However, the recess 13r may be larger than the size that contributes to the positioning of such a plate-shaped element 11.
- the shape of the recess 13r viewed in the depth direction may be, for example, similar to the planar shape of the plate-shaped element 11 and / or the shape of the opening 13h viewed in the opening direction. Therefore, the above-mentioned description about the planar shape of the plate-shaped element 11 may be applied to the shape of the recess 13r. Further, in the shape of the recess 13r, a portion where the wall surface abuts on the side surface of the plate-shaped element 11 to position the plate-shaped element 11 and a first adhesive 37 described later are arranged away from the side surface of the plate-shaped element 11. It may have a shape having a portion forming a gap to be formed.
- the wall surface of the recess 13r may be a vertical wall, or may be an inclined wall that reduces or expands the diameter of the recess 13r.
- the depth of the recess 13r may be smaller, equal to, or larger than the thickness of the plate-shaped element 11.
- the partition portion 13f may have a shape extending at a constant width and / or a constant height, may have a shape extending while changing the width and / or height, or may extend linearly. It may be bent as appropriate. Further, the plurality of partition portions 13fa may have the same shape or different shapes from each other. The same applies to the plurality of partition portions 13fb.
- FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fixed structure of the plate-shaped element 11 and the support 13.
- FIG. 6 is a diagram showing the same cross section as that of FIG. 4, omitting the detailed illustration of the element substrate 19, and showing a slightly wider range than that of FIG.
- the pair of side surfaces 11s of the plate-shaped element 11 shown in FIG. 6 is a pair of legs 11f in the light of the IV-IV line of FIG. 3, but may be regarded as a combination of any of the two side surfaces. ..
- the plate-shaped element 11 and the support 13 are adhered to each other by the first adhesive 37 adhered to the side surface 11s of the plate-shaped element 11.
- the side surface 11s of the plate-shaped element 11 includes the side surface 21s of the cavity member 21 and the side surface 19s of the element substrate 19.
- the first adhesive 37 is adhered only to the side surface 21s of the side surface 21s and the side surface 19s.
- the first adhesive 37 may be adhered to a surface other than the side surface 21s (for example, a surface opposite to the support 13) to the cavity member 21 (in the illustrated example), or is adhered to the cavity member 21. It does not have to be.
- the side surface is a surface connecting the front and back surfaces (the widest pair of surfaces) of the plate shape, or a surface along the thickness direction of the plate shape.
- the trapezoidal plate-shaped element 11 taken as an example in this embodiment has four side surfaces 11s.
- the number of side surfaces 11s may be regarded as one, or the plate-shaped elements 11 are appropriately divided so that there are two side surfaces 11s on both sides of the radial surface 11a. May be conceptualized.
- the first adhesive 37 may be adhered to the entire side surface 21s of the cavity member 21 in the thickness direction of the plate-shaped element 11 (illustrated example), or is adhered only to a part of the side surface 21s. May be good. In the latter case, the size of the region to be bonded on the side surface 21s is arbitrary. For example, the region to be bonded may extend over half or more of the side surface 21s in the thickness direction of the plate-shaped element 11. , May be less than half. Further, when the first adhesive 37 is adhered only to a part of the side surface 21s, the part may be, for example, a part of the side surface 21s opposite to the element substrate 19. It may be a part of the element substrate 19 side.
- the amount of the first adhesive 37 is reduced, and the first adhesive 37 is the overlapping portion 13e on the side surface 21s. It may be glued to only part of the side. Further, for example, the first adhesive 37 may be adhered only to the element substrate 19 side of the side surface 21s by allowing air to enter the overlapping portion 13e side of the first adhesive 37.
- the first adhesive 37 covers the entire circumference of the outer edge of the plate-shaped element 11 (in other words, over the upper base 11d, the lower base 11e, and the pair of legs 11f), and the side surface 11s (in this embodiment, the side surface). It may be adhered to 21s), or may be adhered only to a part of the outer edge of the plate-shaped element 11. In the latter case, for example, the first adhesive 37 is supplied only to a part of the outer edge while the gap between the side surface 21s and the wall surface of the recess 13r exists on the entire circumference of the outer edge of the plate-shaped element 11. May be done. Further, for example, a part of the wall surface of the recess 13r may be in direct contact with the side surface 21s, so that only a part of the outer edge may be adhered.
- the first adhesive 37 may be adhered to the side surfaces 11s on both sides of the radial surface 11a (more specifically, for example, at least one vibrating element 15).
- the side surfaces 11s on both sides of the radial surface 11a are typically a combination of an upper base 11d and a lower base 11e, or a pair of legs 11f. is there.
- the combination of the upper base 11d and one leg 11f, or the combination of the lower base 11e and one leg 11f may also be regarded as the side surfaces 11s on both sides of the radial surface 11a.
- the side surfaces on both sides may be any combination of two sides.
- the side surfaces on both sides may be a combination of two arcs whose circumference is divided into two.
- the first adhesive 37 may be adhered to an appropriate portion of the support 13. In the direction (circumferential direction) along the outer edge of the plate-shaped element 11, the adhesion range of the first adhesive 37 to the side surface 11s (side surface 21s in this embodiment) of the plate-shaped element 11 and the support 13 of the first adhesive 37.
- the adhesion range with respect to the above may be basically the same, for example. Therefore, for example, regarding the adhesion to the side surface 11s, it has been described that the adhesion may be made to the entire circumference or a part of the plate-shaped element 11, and the adhesion may be made to both sides of the radial surface 11a. , The description may be incorporated to a range in which the bonding range to the support 13 and / or the bonding range and the bonding range to the side surface 11s overlap each other.
- the first adhesive 37 is applied to a region of the overlapping portion 13e on the side where the plate-shaped element 11 overlaps (bottom surface of the recess 13r) exposed from the plate-shaped element 11. Only glued.
- the area where the first adhesive 37 is adhered to this region may be appropriately set.
- the first adhesive 37 may be adhered to the entire region, or may be adhered only to a part of the plate-shaped element 11 side (opening 13h side) as shown in the illustrated example.
- the first adhesive 37 may be adhered only to a part on the opposite side to the plate-shaped element 11 by allowing air to enter the overlapping portion 13e side.
- the first adhesive 37 may be adhered to the wall surface of the recess 13r in addition to or instead of the bottom surface of the recess 13r, or the surface (partition portion) in which the recess 13r is open. It may be adhered to the top surface of 13f, etc.).
- the first adhesive 37 may be adhered to the entire wall surface in the height direction of the wall surface, or only to a part of the wall surface. It may be glued. In the latter case, the region to be bonded may extend over half or more of the wall surface in the height direction of the wall surface, or may be contained in less than half of the wall surface.
- the part when the first adhesive 37 is adhered only to a part of the wall surface, the part may be, for example, a part of the wall surface on the bottom surface side of the recess 13r, or the bottom surface of the recess 13r. It may be part of the opposite side.
- the material of the first adhesive 37 may be an organic material, an inorganic material, an insulating material, or a conductive material.
- the first adhesive 37 may be a resin or a metal.
- the elastic modulus of the material of the first adhesive 37 may be appropriately set.
- the elastic modulus of the material of the first adhesive 37 may be smaller or larger than the elastic modulus of the material of the support 13.
- the elastic modulus may be, for example, a longitudinal elastic modulus (Young's modulus, longitudinal elastic modulus), and may be based on, for example, a value at the center temperature of the temperature range assumed for the use of the generating portion 7 ( The same applies hereinafter.)
- the first adhesive 37 may be an elastic body (for example, an elastic adhesive) after curing.
- the first adhesive 37 may be silicone-based or urethane-based. These may be one-component or two-component.
- the first adhesive 37 as an elastic body may have an elongation rate of 35% or more when torn in a tensile test after curing.
- FIG. 6 shows an FPC 35 (flexible substrate) electrically connected to a plate-shaped element 11 (more specifically, an element substrate 19).
- the FPC 35 contributes to signal transmission between the plate-shaped element 11 and the apparatus main body 5, for example.
- the FPC35 has, for example, an insulating film and a conductor layer that overlaps the film, although not particularly shown, and has flexibility as a whole.
- the specific structure, material, dimensions, etc. of the FPC35 may be appropriately set.
- Electronic components for example, IC: Integrated Circuit
- IC Integrated Circuit
- the FPC 35 faces, for example, the element substrate 19 on the opposite side of the cavity member 21.
- the size of the FPC 35 may be, for example, the size of all the vibrating elements 15 included in one plate-shaped element 11.
- the FPC 35 may have an area that overlaps only one plate-shaped element 11 (illustrated example), or has an area that overlaps a plurality of plate-shaped elements 11 (all or a part of the generating unit 7). You may have. Further, in the former case, the size of the FPC 35 may be wider, equal to, or narrower than the size of the plate-shaped element 11. Further, the planar shape of the FPC 35 may be similar to or similar to the planar shape of the plate-shaped element 11, or may be a different shape.
- the second conductor layer 29 (FIG. 4) of the element substrate 19 is, for example, displaced from a plurality of second electrodes 33 overlapping the cavity 21c to a region not overlapping the cavity 21c (in the example of FIG. 6, the second conductor layer 29 (FIG. 4) is displaced from the cavity 21c in the paper penetrating direction. It has a plurality of extraction electrodes (not shown) extending to the region).
- the FPC 35 has, for example, a plurality of pads facing the plurality of extraction electrodes. The plurality of extraction electrodes and the plurality of pads are adhered to each other by, for example, a plurality of conductive bumps 39.
- the plurality of second electrodes 33 and the FPC 35 are electrically connected.
- the first electrode 31 of the element substrate 19 may be connected to a terminal exposed on the FPC35 side of the element substrate 19 via, for example, a through conductor penetrating the piezoelectric layer 27. Then, this terminal may be connected to the pad of the FPC 35 by the bump 39.
- the bump 39 is made of, for example, solder or a conductive adhesive. Solder includes lead-free solder.
- the conductive adhesive is composed of, for example, a resin containing conductive particles. The specific shapes and dimensions of the extraction electrode, the pad and the bump 39 may be appropriately set.
- a space 71 is formed between the element substrate 19 and the FPC 35 due to the thickness of the bump 39 (and the thickness of the pad or the like adhered to the bump 39).
- the thickness of the space 71 may be appropriately set.
- the thickness of the space 71 is set so that the element substrate 19 and the FPC 35 do not come into contact with each other even when the maximum amount of deflection of the vibrating element 15 to the FPC35 side is assumed. Good.
- the thickness of the space 71 may be thicker than the thickness of the FPC 35, or may be equal to or less than the thickness of the FPC 35.
- the above example of the thickness may be applied based on the minimum thickness, the average thickness, or the maximum thickness.
- the frequency of ultrasonic waves, the dimensions of each part of the radiating instrument 3, and the like may be appropriately set.
- the frequency of the ultrasonic wave generated by the radiating instrument 3 may be 0.5 MHz or more and 2 MHz or less.
- the diameter of the generating portion 7 (diameter in the plane including the outer edge of the concave surface 7a) may be 50 mm or more and 200 mm or less.
- the equivalent circle diameter of the plate-shaped element 11 or the length of one side of the trapezium may be 5 mm or more and 20 mm or less.
- the equivalent circle diameter of the vibrating element 15 may be 0.2 mm or more and 2 mm or less.
- the thickness of the element substrate 19 may be 50 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
- the thickness of the vibrating layer 23 and the thickness of the piezoelectric layer 27 may be 20 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less within a range consistent with the thickness of the element substrate 19.
- the thickness of each of the first conductor layer 25 (first electrode 31) and the second conductor layer 29 (second electrode 33) may be 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the thickness of the support 13 may be equal to or greater than the thickness of the element substrate 19.
- the shape, size and material of the bag 9 may be appropriately set.
- the shape of the bag 9 may be a shape that bulges outward as a whole, such as a sphere.
- the radiation device 3 when it is intended for a specific part of the human body, it has a shape having a convex portion and / or a concave portion in accordance with the concave portion and / or the convex portion of the specific portion. May be good.
- the material of the bag 9 has at least the property of not allowing the liquid LQ to pass through (so-called water-shielding property) and flexibility. Further, the material of the bag 9 may be an elastic body.
- a thermosetting elastomer as a material for the bag 9, a thermosetting elastomer (so-called rubber), a thermoplastic elastomer (elastomer in a narrow sense), and a resin not containing these elastomers (resin in a narrow sense, but having flexibility) are used. It's okay.
- the thermosetting elastomer include vulcanized rubber (rubber in a narrow sense) and a thermosetting resin-based elastomer.
- the bag 9 is filled with the liquid LQ at least when the ultrasonic device 1 is used.
- the bag 9 (radiating device 3) may be, for example, one in which the liquid LQ is sealed at the distribution stage, or one in which the liquid LQ is sealed at the time of use. Further, the bag 9 (radiating device 3) may or may not have, for example, an openable / closable port for supplying (and / or discharging) the liquid LQ into the bag 9. It may be a thing.
- Various known structures may be used for the opening / closing structure of the port.
- the bag 9 has an opening 9a on the generating portion 7 side. Then, a part of the generating portion 7 including the concave surface 7a is in contact with the liquid LQ in the bag 9 through the opening 9a. On the other hand, a part of the generating portion 7 including the surface opposite to the concave surface 7a is not in contact with the liquid LQ of the bag 9, but is in contact with the gas (for example, air) around the radiating instrument 3. Therefore, in the vibrating element 15, the first surface 15a on the patient 101 side is in contact with the liquid LQ, and the second surface 15b on the opposite side is in contact with the gas (for example, air).
- the structure for reducing the leakage of the liquid LQ from between the edge portion of the opening 9a and the generating portion 7 may be appropriate.
- the apparatus main body 5 presents information to the user, for example, a drive control unit 41 that drives and controls the radiation device 3, a moving unit 43 that moves the radiation device 3, an input unit 45 that accepts a user's input operation, and the user. It has an output unit 47 and an output unit 47.
- the drive control unit 41 is connected to the electric circuit of the generation unit 7 via, for example, a cable 49.
- the electric circuit includes, for example, an FPC 35.
- the drive control unit 41 has a drive unit 51 that inputs a signal related to the generation of ultrasonic waves to the generation unit 7, and a control unit 53 that controls the drive unit 51.
- the division of roles between the drive unit 51 and the electric circuit of the generation unit 7 may be appropriately set.
- the electric circuit of the generating unit 7 will be described as having a role of transmitting a signal from the driving unit 51 to the first electrode 31 and the second electrode 33.
- at least a part of the functions of the drive unit 51 described below may be provided in the generation unit 7.
- the drive unit 51 converts power from a commercial power source or the like into AC power having a waveform (for example, frequency and voltage (amplitude)) specified by the control unit 53, and inputs the power to the first electrode 31 and the second electrode 33.
- the drive signal is AC power having a frequency substantially equal to the frequency of the ultrasonic wave intended to be radiated and having a voltage corresponding to the amplitude of the intended ultrasonic wave.
- the drive signal may have an appropriate shape such as a square wave (pulse), a sine wave, a triangular wave, or a sawtooth wave.
- control unit 53 includes a computer including a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an external storage device, and the like.
- a functional unit that performs various controls is constructed.
- the control unit 53 sets the waveform (for example, frequency and voltage (amplitude)) of the drive signal output by the drive unit 51 based on the signal from the input unit 45, and also sets the waveform of the drive signal from the drive unit 51. Controls the start and stop of output.
- waveform for example, frequency and voltage (amplitude)
- the moving unit 43 includes, for example, a holding mechanism for holding the radiating device 3 and a drive source (for example, a motor) for applying power to move the radiating device 3 to the holding mechanism. ing.
- a moving unit 43 may have the same configuration as, for example, an articulated robot, a SCARA robot, or a Cartesian robot.
- the moving unit 43 moves the radiating device 3 relative to the patient 101 based on a control command from the control unit 53. This relative movement may include, for example, the movement of the radiating device 3 closer to the patient 101 and / or the movement for positioning to position the focus of the ultrasound on the affected area 103.
- the control unit 53 controls the moving unit 43 based on a signal from the input unit 45 and / or a signal from a sensor (not shown) that identifies the position of the affected area 103 or the like.
- the moving unit 43 may not be provided, or the driving source of the moving unit 43 may not be provided, and the radiating instrument 3 may be transported and positioned by human power.
- the input unit 45 includes, for example, a keyboard, a mouse, a mechanical switch and / or a touch panel.
- the input unit 45 receives, for example, an operation for setting the frequency and amplitude of the ultrasonic wave radiated from the radiating instrument 3, and an operation for instructing the start and stop of the ultrasonic wave radiation.
- the output unit 47 includes, for example, a display device and / or a speaker. The output unit 47 presents, for example, information on the frequency and amplitude of the ultrasonic wave currently set.
- the ultrasonic radiation device 3 has a plurality of plate-shaped elements 11, a support 13, and a first adhesive 37.
- Each of the plurality of plate-shaped elements 11 has a radiation surface 11a for emitting ultrasonic waves on one of the front and back surfaces.
- the support 13 holds the plurality of plate-shaped elements 11 in an arrangement in which the plurality of radial surfaces 11a are directed to the same position (affected portion 103) from different directions.
- the first adhesive 37 adheres the plurality of plate-shaped elements 11 to the support 13.
- Each of the plurality of plate-shaped elements 11 has a plurality of vibrating elements 15 that generate vibrations that generate ultrasonic waves at a plurality of positions within the radiation surface 11a.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surface 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11.
- the concave surface 7a that emits ultrasonic waves is not integrally formed, but is composed of a plurality of plate-shaped elements 11.
- the manufacturing method of the generating unit 7 can be facilitated.
- the plate-shaped element 11 has a flat plate shape, the plate-shaped element 11 can be manufactured by the same method as that for manufacturing a normal circuit board or the like.
- each plate-shaped element 11 has a plurality of vibrating elements 15, the degree of freedom in designing the plate-shaped element 11 is improved. Specifically, for example, it is as follows. In the case where the entire plate-shaped element 11 vibrates, the larger the area of the plate-shaped element 11, the lower the resonance frequency of the plate-shaped element 11. Therefore, the size of the plate-shaped element 11 is limited from the viewpoint of bringing the resonance frequency of the predetermined vibration mode of the plate-shaped element 11 close to the desired driving frequency of the ultrasonic wave. On the other hand, in the present embodiment, since the resonance frequency of the vibrating element 15 may be brought close to the driving frequency of the ultrasonic wave, the area of the plate-shaped element 11 can be increased.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surfaces 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11, it is easy to efficiently focus the ultrasonic waves on the affected portion 103. Specifically, for example, it is as follows. First, unlike the present embodiment, the first adhesive 37 is not provided, and the support 13 and the plate element 11 are formed only in a region where the overlapping portion 13e of the support 13 and the plate element 11 overlap each other. Consider the aspect of being bonded (see the second adhesive 73 of FIG. 9 described later). In this aspect, the plate-shaped element 11 is restricted from being deformed in the plane direction on the overlapping portion 13e side, and is not regulated from being deformed in the plane direction on the side opposite to the overlapping portion 13e.
- any layer in the plate-shaped element 11 expands and contracts in the plane direction with vibration that generates ultrasonic waves or due to a temperature change. Therefore, for example, the entire plate-shaped element 11 is liable to bend and deform. As a result, for example, when bending deformation occurs due to vibration that generates ultrasonic waves, energy for generating ultrasonic waves is diverged. Further, for example, when bending deformation occurs regardless of any factor, the orientations of the plurality of vibrating elements 15 in each plate-shaped element 11 change from the intended orientation. As a result, the area where the ultrasonic waves are focused becomes wider than intended.
- the deformation of the plate-shaped element 11 in the plane direction is restricted as compared with the above embodiment.
- the region is expanded in the thickness direction of the plate-shaped element 11.
- bending deformation is likely to be reduced.
- energy loss is likely to be reduced, and expansion of the focusing region is likely to be reduced.
- each of the plurality of plate-shaped elements 11 has an element substrate 19 and a cavity member 21.
- the element substrate 19 extends along the radial surface 11a and has a plurality of vibrating elements 15.
- the cavity member 21 extends along the radial surface 11a and has a plurality of openings (cavities 21c) that individually overlap the plurality of vibrating elements 15.
- the element substrate 19 includes a piezoelectric layer 27 that generates stress in a direction along the radiation surface 11a.
- the first adhesive 37 is adhered to at least one of the side surface 21s of the cavity member 21 and the side surface 19s of the element substrate 19.
- the element substrate 19 since the element substrate 19 includes the piezoelectric layer 27 that generates stress in the direction along the radiation surface 11a, there is a possibility that the element substrate 19 expands and contracts in the plane direction as a whole with vibration for generating ultrasonic waves. high. As a result, the above-mentioned problems such as energy dissipation are likely to occur. Therefore, the above-mentioned effect is effectively achieved.
- these members are overlapped in the order of the support 13, the cavity member 21, and the element substrate 19 in the direction in which the radial surface 11a faces.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surfaces 21s of the cavity member 21 on both sides of the radial surface 11a.
- the cavity member 21 which is relatively close to the support 13 is adhered to the support 13, so that the adhesion is easy.
- the cavity member 21 receives stress in the plane direction of the element substrate 19 from only one surface in the thickness direction, bending deformation is likely to occur.
- the first adhesive 37 By adhering the first adhesive 37 to the side surface 21s of the cavity member 21, the above-mentioned action of reducing the deflection deformation can be effectively obtained.
- the deformation (expansion and contraction) of the cavity member 21 in the plane direction can be effectively reduced.
- the plate-shaped element 11 has a flat plate shape.
- the normal circuit board manufacturing method can be applied to the plate-shaped element 11 manufacturing method, and the manufacturing method of the generating unit 7 is facilitated. Further, for example, ultrasonic waves can be applied to a relatively wide focusing area.
- FIGS. 7 (a) and 7 (b) are schematic views for explaining the effect of irradiating the above-mentioned wide focusing region with ultrasonic waves. Specifically, FIGS. 7 (a) and 7 (b) schematically show the state of focusing of ultrasonic waves in the present embodiment and other examples.
- the radiating surface 151a is composed of, for example, a single plate-shaped lens member, and a plurality of vibrating elements 15 (strictly, those corresponding to the vibrating elements 15; not shown here) are behind the lens member. It is arranged. Then, the lens member focuses the ultrasonic waves generated by the plurality of vibrating elements 15 on the focal point P1.
- the focal point P1 is theoretically a point, and ultrasonic waves are focused in a relatively narrow range.
- the ultrasonic waves radiated from the plate-shaped element 11 ideally reach the focusing region R1 with the same width (beam width) radiated from the plate-shaped element 11. Be irradiated. Then, the ultrasonic waves of the plurality of plate-shaped elements 11 are focused. Therefore, the focusing region R1 is theoretically a region having a width similar to the width of the ultrasonic wave radiated from the plate-shaped element 11. Then, within the width of the focusing region R1, the intensity of the ultrasonic waves is almost the same. Depending on the size of the affected area 103, the type of disease, and the like, the formation of such a focused region R1 is efficient and / or safe.
- each plate-shaped element 11 has a plurality of vibrating elements 15, the area of the plate-shaped element 11 is the frequency of ultrasonic waves (from another viewpoint).
- the resonance frequency of the vibrating element 15) can be set separately. As a result, for example, it is easy to obtain a combination of a desired ultrasonic frequency and a desired beam width (area of the plate-shaped element 11). Further, since the bending deformation of the entire plate-shaped element 11 is suppressed as described above, it is easy to keep the width of the ultrasonic wave radiated from the plate-shaped element 11 constant.
- FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing the configuration of the generating portion 207 according to the second embodiment.
- the present embodiment is different from the first embodiment in that the first adhesive 37 is adhered not only to the side surface 21s of the cavity member 21 but also to the side surface 19s of the element substrate 19.
- the first adhesive 37 may be adhered to a surface other than the side surface 19s (for example, a surface opposite to the support 13) with respect to the element substrate 19 (example in the figure), or is adhered to the element substrate 19. It does not have to be.
- the adhesion range of the first adhesive 37 to the support 13 in the direction along the outer edge of the plate-shaped element 11 and in the cross-sectional view the description of the first embodiment may be incorporated.
- the first adhesive 37 may be adhered to the entire side surface 19s of the element substrate 19 in the thickness direction of the plate-shaped element 11 (illustrated example), or is adhered only to a part of the side surface 19s. May be good. In the latter case, the size of the bonded area on the side surface 19s is arbitrary.
- the region to which the side surface 19s is adhered may extend over half or more of the side surface 19s or less than half in the thickness direction of the plate-shaped element 11. Further, the position of the region where the side surface 19s is adhered (whether it is on the cavity member 21 side or the opposite side, etc.) is also arbitrary.
- the first adhesive 37 is adhered to both the side surface 21s of the cavity member 21 and the side surface 19s of the element substrate 19, and is adhered to the entire surface. However, unlike the illustrated example, the first adhesive 37 is adhered only to the side surface 19s (all or part thereof) or to the side surface 19s (all or part thereof) and a part of the side surface 21s. You may do it. For example, when air enters the overlapping portion 13e side of the first adhesive 37, the first adhesive 37 adheres only to the side surface 19s, or a part of the side surface 21s and a part of the side surface 19s (all or a part thereof). It may be adhered to.
- the description of the bonding range of the first adhesive 37 with respect to the side surface 11s (side surface 21s) in the direction along the outer edge of the plate-shaped element 11 described in the first embodiment is incorporated into the bonding range of the first adhesive 37 with respect to the side surface 19s.
- the first adhesive 37 may be adhered to the side surface 19s over the entire circumference of the outer edge of the plate-shaped element 11, or may be adhered to the side surface 19s only at a part of the outer edge of the plate-shaped element 11. May be good.
- the first adhesive 37 may be adhered to the side surfaces 19s on both sides of the radial surface 11a (more specifically, for example, at least one vibrating element 15).
- the first adhesive 37 is adhered to the side surface 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11. Therefore, for example, the same effect as that of the first embodiment is achieved. Specifically, for example, the bending deformation of the plate-shaped element 11 over the entire plate-shaped element 11 can be reduced, and thus the energy loss can be reduced, or the probability that the focusing region R1 becomes larger than the intended size can be reduced. can do.
- the first adhesive 37 is adhered not only to the side surfaces 21s of the cavity member 21 but also to the side surfaces 19s of the element substrate 19 on both sides of the radiation surface 11a.
- the above effect is improved.
- the reason is, for example, that the adhesive area is increased as compared with the first embodiment. Further, for example, it is possible to reduce the expansion and contraction of the entire element substrate 19 (piezoelectric layer 27), which can cause the entire plate-shaped element 11 to bend and deform.
- FIG. 9 is a cross-sectional view similar to FIG. 6, showing the configuration of the generation unit 307 according to the third embodiment.
- the first aspect of the present embodiment is that not only the first adhesive 37 but also the second adhesive 73 for adhering the plate-shaped element 11 and the support 13 in the direction facing the radial surface 11a is provided. It differs from the second embodiment.
- the region to which the first adhesive 37 is adhered is exemplified by that of the second embodiment, but the region to which the first adhesive 37 is adhered is that of the first embodiment. There may be.
- the plate-shaped element 11 has the cavity member 21 side facing the overlapping portion 13e of the support 13, and the outer edge portion of the cavity member 21 and the overlapping portion 13e of the support 13. And overlap with each other in the direction in which the radial surface 11a faces.
- the second adhesive 73 intervenes between them to bond them together.
- the arrangement area of the second adhesive 73 may be appropriately set.
- the second adhesive 73 is a region in which the plate-shaped element 11 (more specifically, the cavity member 21) and the overlapping portion 13e of the support 13 overlap each other in the direction from the central side to the outer edge side of the plate-shaped element 11. It may cover the entire area or only a part of the area.
- the second adhesive 73 may be located only on the inner edge side (opening 13h side) of the above-mentioned overlapping regions, or may be located only on the outer edge side, for example. , May be located only in a range away from both the inner and outer edges. Further, for example, the second adhesive 73 may spread outward from the outer edge of the plate-shaped element 11. In this case, the second adhesive 73 may be interposed between the first adhesive 37 and the overlapping portion 13e in at least a part of the overlapping region.
- the description of the adhesion range of the first adhesive 37 to the plate-shaped element 11 and the support 13 described in the first embodiment describes the plate-shaped element 11 of the second adhesive 73 and the plate-shaped element 73. It may be used for the adhesion range of the support 13 with respect to the overlapping portion 13e.
- the bonding range of the second adhesive 73 may cover the entire circumference of the plate-shaped element 11, or may cover only a part of the plate-shaped element 11.
- the first adhesive 37 may be adhered to the plate-shaped element 11 and the overlapping portion 13e on both sides of the radial surface 11a (more specifically, for example, at least one vibrating element 15).
- the thickness of the second adhesive 73 may also be set as appropriate.
- the thickness of the second adhesive 73 may be more than half or less than half the thickness of the plate-shaped element 11.
- the material of the second adhesive 73 may be the same as or different from the material of the first adhesive 37. Further, in any case, the description of the material of the first adhesive 37 described above may be referred to the description of the material of the second adhesive 73.
- the elastic modulus of the material of the first adhesive 37 is made larger than, for example, the elastic modulus of the material of the second adhesive 73. Good.
- the elastic modulus of the material of the first adhesive 37 may be smaller than the elastic modulus of the material of the second adhesive 73.
- the former is a general resin-based adhesive, while the latter is described above. It may be an elastic adhesive of.
- the degree of difference in elastic modulus between the two may be appropriately set.
- the elastic modulus of the former may be 2 times or more, 5 times or more, or 10 times or more of the elastic modulus of the latter.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surface 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11. Therefore, for example, the same effect as that of the first embodiment is achieved.
- the support 13 and the outer edges of the plurality of plate-shaped elements 11 are overlapped with each other via the second adhesive 73 in the direction in which the radial surface 11a faces.
- the area where the plate-shaped element 11 is adhered to the support 13 increases.
- the probability that the stress generated by vibration is concentrated on the first adhesive 37 is reduced, and the durability against vibration is improved.
- the elastic modulus of the first adhesive 37 may be made larger than the elastic modulus of the second adhesive 73.
- the first adhesive 37 is relatively hard, it is easy to maintain the effect described in the first embodiment.
- the second adhesive 73 is relatively soft, for example, the relative displacement of the overlapping surfaces of the plate-shaped element 11 and the overlapping portion 13e of the support 13 can be allowed to some extent. As a result, for example, the probability that the second adhesive 73 will peel off from the plate-shaped element 11 or the overlapping portion 13e can be reduced, and the airtightness and the bonding strength can be improved.
- the elastic modulus of the first adhesive 37 may be smaller than the elastic modulus of the second adhesive 73.
- the plate-shaped element 11 is more likely to function as a fixed end at a position on the center side of the plate-shaped element 11 than the side surface 11s to which the first adhesive 37 is adhered.
- the distance between the fixed ends is shortened, and the resonance frequencies of the various vibration modes of the plate-shaped element 11 are increased. Therefore, for example, when the resonance frequency of any of the vibration modes of the plate-shaped element 11 is located near the ultrasonic frequency and on the high frequency side, the resonance frequency is set by hardening the second adhesive 73. It can be separated from the ultrasonic frequency to the high frequency side. As a result, the influence of unnecessary vibration on ultrasonic waves can be reduced.
- FIG. 10 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing the configuration of the generation unit 407 according to the fourth embodiment. However, here, a range extending over two plate-shaped elements 11 adjacent to each other is shown. In FIG. 10, the difference in angle between the two plate-shaped elements 11 is not shown.
- the arrangement direction (horizontal direction in the figure) of the plate-shaped elements 11 adjacent to each other in the drawing is either the radial direction or the circumferential direction of the concave surface 7a among the directions along the concave surface 7a (locally, the radial surface 11a). It may be present, or may be in another direction depending on the planar shape and arrangement mode of the plate-shaped element 11. Further, the configuration shown in the drawing may be established in any one direction, or the configuration shown in the drawing may be established in all directions (for example, both the radial direction and the circumferential direction). Further, the configuration shown in the drawing may be established for all the plate-shaped elements 11 arranged in the direction corresponding to the left-right direction in the drawing, or may be established only for some of the plate-shaped elements 11.
- the side surfaces 11s of the plate-shaped elements 11 adjacent to each other are adhered to each other by the first adhesive 37.
- the first adhesive 37 that adheres the side surfaces 11s adjacent to each other is considered as one adhesive, but the first adhesive 37 that is adhered to one side surface 11s and the other side surface. It may be considered that the first adhesive 37 adhered to 11s is adhered to each other.
- the first adhesive 37 is also adhered to the wall surface and the top surface of the partition portion 13f.
- the first adhesive 37 is not adhered to the partition portion 13f but is interposed between the side surfaces 11s adjacent to each other. Is glued to.
- the first adhesive 37 is adhered to the entire wall surface of the partition portion 13f in the height direction of the wall surface, and is adhered to the side surfaces 11s adjacent to each other.
- the first adhesive 37 may be adhered to the side surfaces 11s adjacent to each other while being adhered only to a part of the wall surface (for example, the top side).
- the thickness of the first adhesive 37 may be appropriately set.
- the thickness of the first adhesive 37 may be equal to or greater than the thickness of the plate-shaped element 11 (in the illustrated example), or may be less than the thickness of the plate-shaped element 11.
- the height of the partition portion 13f may be higher than the upper surface (the surface on the FPC35 side) of the element substrate 19 constituting the plate-shaped element 11 and lower than the lower surface (the surface on the element substrate 19 side) of the FPC35. ..
- the height of the partition portion 13f is such a height, the FPC35 located above the partition portion 13f is bent by the partition portion 13f while reducing the interference between the element substrates 19 in the adjacent plate-shaped elements 11. It is possible to reduce the load on the device. It is also preferable in terms of ease of handling of the FPC 35 when the FPC 35 is bonded to the element substrate 19.
- the second adhesive 73 is provided as in the third embodiment. Further, as in the second embodiment, the first adhesive 37 is adhered to both the side surface 21s of the cavity member 21 and the side surface 19s of the element substrate 19. However, even if the first adhesive 37 (a mode in which the partition portion 13f is provided and a mode in which the partition portion 13f is not provided) for adhering the side surfaces 11s adjacent to each other is applied to a mode in which the second adhesive 73 is not provided. Alternatively, the first adhesive 37 may be applied to a mode in which only one of the side surface 19s and the side surface 21s is adhered, or may be applied to a combination of the above two modes.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surface 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11. Therefore, for example, the same effect as that of the first embodiment is obtained. Specifically, for example, it is possible to reduce the bending deformation of the entire plate-shaped element 11, thus reducing the energy loss, and reducing the probability that the focusing region R1 becomes larger than the intended size. it can.
- the side surfaces 11s of the plate-shaped elements 11 adjacent to each other are adhered to each other by the first adhesive 37.
- the effect of reducing the above-mentioned bending deformation is improved.
- it is as follows.
- adjacent plate-shaped elements 11 contract or expand at the same timing as each other. Therefore, when the side surfaces 11s adjacent to each other are adhered to each other, the side surfaces 11s are attracted to each other via the first adhesive 37 when the plate-shaped element 11 contracts, and the first when the plate-shaped element 11 extends. They are pressed against each other via the adhesive 37. As a result, the displacement of the side surface 11s is reduced, and the above-mentioned effect is improved.
- the support 13 has a partition portion 13f located between the side surfaces 11s of the plate-shaped elements 11 adjacent to each other and to which the first adhesive 37 is adhered. There is.
- the elastic modulus of the support 13 may be made larger than the elastic modulus of the first adhesive 37, for example.
- the partition portion 13f having a higher elastic modulus than the first adhesive 37 is interposed between them.
- the proximity and separation of the side surfaces 11s adjacent to each other are further reduced.
- the above-mentioned effect is improved.
- FIG. 11 is a cross-sectional view similar to FIG. 6, showing the configuration of the generation unit 507 according to the fifth embodiment.
- This embodiment is different from other embodiments in that the first adhesive 37 reaches the FPC 35. More specifically, the first adhesive 37 reaches the FPC 35 from the side surface 11s of the plate-shaped element 11 and is adhered to the FPC 35, so that the first adhesive 37 is formed on the outer peripheral portion of the space 71 between the plate-shaped element 11 and the FPC 35. At least part of it is blocked. For example, the first adhesive 37 closes the outer peripheral portion of the space 71 over the entire circumference of the space 71, and the space 71 is sealed.
- the first adhesive 37 may only reach the surface of the FPC 35 on the plate-like element 11 side, or the side surface of the FPC 35 may be pressed. It may be covered, or may be covered on the surface of the FPC 35 opposite to the plate-shaped element 11 (illustrated example). Further, when the first adhesive 37 covers the surface of the FPC 35 opposite to the plate-shaped element 11, the first adhesive 37 covers the entire surface of the FPC 35 opposite to the plate-shaped element 11. It may be covered (example in the figure), or only a part (for example, the outer peripheral portion) may be covered.
- the connection between the FPC 35 and the cable 49 may be made as appropriate.
- the FPC 35 may be partially extended to the outside of the first adhesive 37 and directly or indirectly connected to the cable 49.
- a mode in which a part of the FPC 35 is extended may be included.
- the wiring connected to the FPC 35 and extending from the first adhesive 37 may be directly or indirectly connected to the cable 49.
- a part of the surface of the FPC 35 opposite to the plate-shaped element 11 is exposed from the first adhesive 37, and the pad provided in the part of the FPC 35 is directly exposed.
- it may be indirectly connected to the cable 49.
- the FPC 35 may extend over two or more plate-shaped elements 11.
- the space 71 can be sealed by adhering the first adhesive 37 to the surface of the FPC 35 on the plate-shaped element 11 side around each plate-shaped element 11.
- the space 71 can be sealed by adhering the first adhesive 37 to the outer edge (for example, the side surface of the FPC 35) of the FPC 35 that overlaps the two or more plate-shaped elements 11.
- the first adhesive 37 overlaps the FPC 35 on the side opposite to the plate-shaped element 11 in a range including at least a plurality of vibrating elements 15.
- the first adhesive 37 overlaps the entire FPC35.
- the first adhesive 37 covers the entire plate-shaped element 11 from above the FPC 35. From this point of view, the space 71 may or may not be sealed.
- the thickness of the first adhesive 37 on the FPC 35 may be appropriately set.
- the thickness may be equal to or greater than the thickness of the plate-shaped element 11 or less than the thickness of the plate-shaped element 11.
- the upper surface of the first adhesive 37 (the surface opposite to the FPC 35) may be a curved surface or a flat surface as shown in the illustrated example.
- the height of the partition portion 13f is higher than the upper surface (the surface on the FPC35 side) of the element substrate 19 constituting the plate-shaped element 11, and the lower surface of the FPC35 (the surface on the element substrate 19 side). May be lower than.
- the height of the partition portion 13f is such a height, the FPC35 located above the partition portion 13f is bent by the partition portion 13f while reducing the interference between the element substrates 19 in the adjacent plate-shaped elements 11. It is possible to reduce the load on the device. It is also preferable in terms of ease of handling of the FPC 35 when the FPC 35 is bonded to the element substrate 19.
- the second adhesive 73 is provided as in the third embodiment. Further, as in the second embodiment, the first adhesive 37 is adhered to both the side surface 21s of the cavity member 21 and the side surface 19s of the element substrate 19. Further, the first adhesive 37 does not bond the side surfaces 11s of the adjacent plate-shaped elements 11 to each other, as in the first to third embodiments. However, the first adhesive 37 that is also adhered to the FPC 35 may be applied in a mode in which the second adhesive 73 is not provided, and the first adhesive 37 is applied to only one of the side surface 19s and the side surface 21s. It may be applied to the aspect in which it is adhered, it may be applied to the embodiment in which the first adhesive 37 is adhered to the side surfaces 11s adjacent to each other, or it is applied to two or more combinations of the above three aspects. May be done.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surface 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11. Therefore, for example, the same effect as that of the first embodiment is obtained. Specifically, for example, it is possible to reduce the bending deformation of the entire plate-shaped element 11, thus reducing the energy loss, and reducing the probability that the focusing region R1 becomes larger than the intended size. it can.
- the first adhesive 37 reaches the FPC 35 from the side surface 11s of the plate-shaped element 11 and is adhered to the FPC 35, whereby the outer periphery of the space 71 between the plate-shaped element 11 and the FPC 35 is formed. It blocks at least part of the department.
- the vibrating element 15 is in contact with the liquid LQ on the radiation surface 11a side.
- the vibrating element 15 has different substances in contact with the front and back surfaces.
- the resistance that the vibrating element 15 receives from the gas in the space 71 increases.
- the difference between the resistance that the vibrating element 15 receives from the liquid LQ and the resistance that the vibrating element 15 receives from the gas in the space 71 is reduced.
- the asymmetry of bending vibration can be reduced.
- the first adhesive 37 covers the entire plate-shaped element 11 from above the FPC 35, and seals the space 71, for example.
- the effect of reducing the above asymmetry is improved.
- the reason is, for example, that the space 71 is sealed. Further, for example, the first adhesive 37 overlaps with the FPC 35 to reduce the flexibility of the FPC 35.
- FIG. 12 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing the configuration of the generation unit 607 according to the sixth embodiment.
- the present embodiment is different from the fifth embodiment in that a reinforcing member 75 facing the FPC 35 from the side opposite to the plate-shaped element 11 is provided.
- the reinforcing member 75 is made of a material that does not have flexibility. Thereby, for example, the bending deformation of the FPC 35 can be suppressed, the resistance received by the vibrating element 15 from the gas in the space 71 can be increased, and the above-mentioned effect of reducing the asymmetry can be obtained.
- the shape and dimensions of the reinforcing member 75 may be appropriately set.
- the reinforcing member 75 may be in the shape of a flat plate having a certain thickness.
- the size of the reinforcing member 75 may be, for example, the size of all the vibrating elements 15 included in one element substrate 19.
- the size of the reinforcing member 75 may be narrower, equal to, or wider than the size of the FPC 35.
- the planar shape of the reinforcing member 75 may be, for example, a shape similar to or similar to the planar shape of the FPC 35 or the plate-shaped element 11, or may be a different shape.
- the thickness of the reinforcing member 75 may be thicker than the thickness of the FPC 35 (in the illustrated example), or may be equal to or less than the thickness of the FPC 35.
- the material of the reinforcing member 75 is arbitrary.
- the elastic modulus of the material of the reinforcing member 75 may be larger than the elastic modulus of the material of the first adhesive 37.
- the first adhesive 37 may be a resin-based adhesive
- the reinforcing member 75 may be a metal (for example, stainless steel).
- the material of the reinforcing member 75 may be the same as or different from the material of the support 13.
- the reinforcing member 75 may, for example, overlap the FPC 35 via the first adhesive 37 (example in the figure), or may directly overlap the FPC 35.
- the entire surface of the reinforcing member 75 opposite to the FPC 35 is covered with the first adhesive 37.
- the front and back surfaces and side surfaces of the reinforcing member 75 are covered with the first adhesive 37, and are embedded in the first adhesive 37.
- the first adhesive 37 is adhered only to the outer edge of the reinforcing member 75, and all or most of the surface of the reinforcing member 75 opposite to the FPC 35 is opposite to the FPC 35. It may be exposed to the side.
- the first adhesive 37 is adhered to the side surface 11s of each of the plurality of plate-shaped elements 11. Therefore, for example, the same effect as that of the first embodiment is obtained. Specifically, for example, it is possible to reduce the bending deformation of the entire plate-shaped element 11, thus reducing the energy loss, and reducing the probability that the focusing region R1 becomes larger than the intended size. it can.
- the generating portion 607 has a reinforcing member 75.
- the reinforcing member 75 is indirectly or directly overlapped with the FPC 35 from the side opposite to the plate-shaped element 11 via the first adhesive 37, and the first adhesive 37 is adhered to the FPC 35.
- the elastic modulus of the reinforcing member 75 is larger than the elastic modulus of the first adhesive 37.
- the effect described in the fifth embodiment is improved. Specifically, by reducing the bending deformation of the FPC 35, the resistance that the vibrating element 15 receives from the gas in the space 71 can be increased, and the asymmetry of the bending vibration of the vibrating element 15 can be reduced.
- the plurality of plate-shaped elements may not be arranged so as to form a concave surface.
- the plurality of plate-shaped elements may be arranged on the same plane as a plurality of slats of a blind, and may be arranged at different angles with respect to the plane so as to face the same position.
- the plate-shaped element may have a curved surface shape instead of a flat plate shape.
- the ultrasonic generator may be intended to focus the ultrasonic waves at the focal point as shown in FIG. 7 (b).
- the vibrating element is not limited to the one in which the piezoelectric body itself bends and deforms.
- the vibrating element may have a structure including a diaphragm forming a radial surface and a piezoelectric body behind the diaphragm that expands and contracts in a direction intersecting the radial surface to bend and deform the diaphragm.
- the vibrating element in which the piezoelectric body itself bends and deforms is not limited to the unimorph type shown in the embodiment, and may be, for example, a bimorph type in which piezoelectric bodies having different polarization directions are laminated.
- the plate-shaped element may not have a cavity member.
- the support has one opening 13h that exposes a plurality of vibrating elements of one plate-shaped element.
- a plurality of openings individually overlapping the plurality of vibrating elements may be provided in the support.
- the second adhesive 73 may bond the support and the plate-shaped element around each of the plurality of openings.
- the plate-shaped element 11 is superposed on the back surface 13b (the surface opposite to the patient 101) with respect to the support 13, but conversely, the front surface 13a (on the patient 101 side) with respect to the support 13. It may be overlapped on a surface) or may not have such an overlap. Further, the plate-shaped element 11 may face either the cavity member 21 side or the element substrate 19 side with respect to the support 13 and / or the patient 101 side.
- Ultrasonic device 1 ... Ultrasonic device, 3 ... Ultrasonic radiation device, 11 ... Plate element, 11a ... Radiation surface, 11s ... Side surface (of plate element), 13 ... Support, 15 ... Vibration element, 37 ... First adhesive , R1 ... Focusing area.
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Abstract
Description
本開示は、人体等の対象物へ向けて超音波を放射する超音波放射器具及び当該超音波放射器具を有する超音波装置に関する。 The present disclosure relates to an ultrasonic radiating device that radiates ultrasonic waves toward an object such as a human body and an ultrasonic device having the ultrasonic radiating device.
人体等の対象物へ向けて超音波を放射する超音波装置が知られている(例えば特許文献1及び2)。このような超音波装置は、例えば、患部等に超音波を照射して治療を行うための超音波治療装置、又は患部等の断面2次画像を取得するための超音波診断装置として利用されている。超音波治療装置としては、例えば、HIFU(High Intensity Focused Ultrasound)治療に利用される装置が知られている。このような超音波装置においては、所定の位置に超音波を集束させるように、超音波を放射する面を凹状に構成することがある。特許文献1及び2では、超音波を生成する振動を生じる振動素子を凹面に沿って配置する技術を開示している。
An ultrasonic device that radiates ultrasonic waves toward an object such as a human body is known (for example,
本開示の一態様に係る超音波放射器具は、複数の板状素子と、支持体と、第1接着剤とを有している。前記複数の板状素子それぞれは、超音波を放射する放射面を表裏の一方の面に有している。前記支持体は、複数の前記放射面が互いに異なる方向から同一の位置に向けられる配置で前記複数の板状素子を保持している。前記第1接着剤は、前記複数の板状素子と前記支持体とを接着している。前記複数の板状素子それぞれは、前記放射面内の複数の位置に、超音波を生成する振動を生じる複数の振動素子を有している。前記第1接着剤は、前記複数の板状素子それぞれの側面に接着されている。 The ultrasonic radiating instrument according to one aspect of the present disclosure has a plurality of plate-shaped elements, a support, and a first adhesive. Each of the plurality of plate-shaped elements has a radiation surface for radiating ultrasonic waves on one of the front and back surfaces. The support holds the plurality of plate-shaped elements in an arrangement in which the plurality of radial surfaces are directed to the same position from different directions. The first adhesive adheres the plurality of plate-shaped elements to the support. Each of the plurality of plate-shaped elements has a plurality of vibrating elements that generate vibrations that generate ultrasonic waves at a plurality of positions in the radiation surface. The first adhesive is adhered to the side surface of each of the plurality of plate-shaped elements.
本開示の一態様に係る超音波装置は、上記超音波放射器具と、超音波の周波数帯内の周波数を有する交流電力を前記板状素子に供給する駆動制御部と、を有している。 The ultrasonic device according to one aspect of the present disclosure includes the ultrasonic radiation device and a drive control unit that supplies AC power having a frequency within the frequency band of ultrasonic waves to the plate-shaped element.
以下、図面を参照して本開示に係る実施形態について説明する。以下の図面は、模式的なものである。従って、細部は省略されることがある。また、寸法比率は現実のものと必ずしも一致しない。複数の図面相互の寸法比率も必ずしも一致しない。特定の寸法が実際よりも大きく示され、特定の形状が誇張されることもある。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. The drawings below are schematic. Therefore, details may be omitted. Also, the dimensional ratio does not always match the actual one. The dimensional ratios of multiple drawings do not always match. Certain dimensions may be shown larger than they really are and certain shapes may be exaggerated.
第2実施形態以降の説明においては、基本的に、先に説明された実施形態との相違部分についてのみ述べる。特に言及がない事項については、先に説明された実施形態と同様とされたり、類推されたりしてよい。 In the second and subsequent embodiments, basically, only the differences from the previously described embodiments will be described. Matters not specifically mentioned may be the same as or inferred from the embodiments described above.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る超音波装置1の概略構成を示す模式図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of the
超音波装置1は、例えば、HIFU治療に利用されるものである。例えば、超音波装置1は、患者101の患部103(又は結石等の異物。以下、同様。)へ超音波を集束させる。これにより生じる熱等によって、患部103が変性する。超音波装置1は、人体のいずれの部位を治療対象として構成されてもよいし、また、いずれの疾患を治療対象として構成されてもよい。換言すれば、超音波装置1が放射する超音波の周波数及び強度、並びに超音波装置1の各部の寸法等は適宜に設定されてよい。なお、超音波は、一般に、20kHz以上の音波とされている。超音波の周波数について、一般的な上限は特にないが、例えば、5GHzとされてよい。
The
超音波装置1は、患者101に隣接して配置され、超音波の放射を直接的に担う超音波放射器具3(以下、単に「放射器具3」ということがある。)と、放射器具3への電力供給等を行う装置本体5とを有している。
The
(超音波放射器具)
放射器具3は、超音波を発生させる発生部7と、発生部7と患者101との間に介在する袋9とを有している。発生部7は、例えば、患者101側に面する凹面7aから超音波を放射する。凹面7aの形状は、例えば、概略、球面(その内面)の一部を切り取った形状である。従って、凹面7aから放射された超音波は、球の中心付近(別の観点では患部103)に集束する。袋9は、少なくとも超音波装置1の使用時において、液体LQが封入されている。液体LQは、例えば、凹面7aと患者101の体表との間における音響インピーダンスの急激な変化を緩和することに寄与している。
(Ultrasonic radiation equipment)
The radiating instrument 3 has a generating
液体LQは、例えば、水である。また、例えば、液体LQは、水と、適宜な添加剤とを含むものであってもよい。添加剤は、例えば、音響インピーダンスを調整するためのものであってよい。液体LQの音響インピーダンスは、例えば、1×106kg/(m2・s)以上2×106kg/(m2・s)以下、又は1.3×106kg/(m2・s)以上1.7×106kg/(m2・s)以下とされてよい。参考に、種々の物質の音響インピーダンスを例示すると、水:約1.5×106kg/(m2・s)、空気:約0、脂肪:約1.4×106kg/(m2・s)、筋肉:約1.7×106kg/(m2・s)である。 The liquid LQ is, for example, water. Further, for example, the liquid LQ may contain water and an appropriate additive. The additive may be, for example, for adjusting the acoustic impedance. The acoustic impedance of the liquid LQ is, for example, 1 × 10 6 kg / (m 2 · s) or more and 2 × 10 6 kg / (m 2 · s) or less, or 1.3 × 10 6 kg / (m 2 · s). ) Or more 1.7 × 10 6 kg / (m 2 · s) or less. For reference, exemplifying the acoustic impedance of various substances, water: about 1.5 × 10 6 kg / (m 2 · s), air: about 0, fat: about 1.4 × 10 6 kg / (m 2). -S), muscle: about 1.7 x 10 6 kg / (m 2 · s).
(発生部)
図2は、発生部7の要部構成を説明するための模式図である。図2における上方は患者101側である。すなわち、図2は、凹面7a側から発生部7を見た斜視図である。
(Generation part)
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of a main part of the
発生部7は、例えば、それぞれ超音波を放射する複数の板状素子11と、複数の板状素子11を保持している支持体13とを有している。支持体13は、例えば、フレーム状(枠状、骨組構造状)であり、複数の板状素子11を患者101側に露出させるように複数の板状素子11の外縁を保持している。発生部7は、この他、例えば、図示されている構成を患者101とは反対側から覆う適宜な形状の筐体等を有していてもよい。
The generating
(板状素子の配置)
板状素子11は、例えば、概略、平板状に構成されている。その板形状の表裏(最も広い1対の面)の一方の面は、患者101に向けて超音波を放射する放射面11aとなっている。複数の板状素子11は、放射面11aが共通の集束領域(患部103)に面するように互いに並列に互いに傾斜して(互いに異なる向きで)配置されており、既述の凹面7aを構成している。従って、凹面7aは、曲面によって構成されているのではなく、複数の平面(放射面11a)の組み合わせによって構成されている。
(Arrangement of plate-shaped elements)
The plate-shaped
複数の板状素子11の配置パターンは、適宜に設定されてよい。図示の例では、複数の板状素子11は、凹面7aの周方向(凹面7aの外周に沿った方向)に配列されて環状の素子列8(矢印で示す)を構成している。素子列8は、凹面7aの平面視で多重(2重以上)の環状に(例えば同心状に)複数列で設けられてもよいし(図示の例)、1列のみで設けられてもよい。隣り合う板状素子11の中心(例えば平面視における幾何中心)同士の距離を中心間間隔としたとき、各素子列8内における複数の中心間間隔は、一定であってもよいし(図示の例)、一定でなくてもよい。各素子列8内に含まれる板状素子11の数は適宜に設定されてよい。また、この数は、複数の素子列8同士において、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
The arrangement pattern of the plurality of plate-shaped
図示の例では、凹面7aの最も奥の領域(後述する中央部65)は板状素子11の非配置領域とされている。このような領域には、適宜な電子部品等が配置されてもよい。例えば、患部103の位置を検出するための超音波センサ、患部103の位置を示すために患者101の体表に付されたマーカの位置を検出する視覚センサ、及び/又は複数の板状素子11から放射した超音波の反射波を受信する受信部が設けられてよい。また、凹面7aの最も奥の領域は、開口を有していてもよい。当該開口は、例えば、上記の視覚センサによって検出される可視光及び/又は超音波センサによって検出される超音波を通過させるためのものであってもよい。また、凹面7aの最も奥の領域は、板状素子11の配置領域とされていてもよい。
In the illustrated example, the innermost region of the
(板状素子の平面形状)
図3は、板状素子11の平面図である。
(Plane shape of plate-shaped element)
FIG. 3 is a plan view of the plate-shaped
板状素子11の平面形状及び当該平面形状の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、複数の板状素子11は、互いに同一の形状及び大きさとされてもよいし、形状及び/又は大きさが互いに異なる2種以上の板状素子11を含んでいてもよい。また、板状素子11の平面形状は、隣り合う板状素子11同士の間の隙間が比較的小さくなる形状(球面を分割したような形状)であってもよいし(図2及び図3の例)、そのような形状でなくてもよい。後者としては、例えば、円形を挙げることができる。
The planar shape of the plate-shaped
図2及び図3の例では、板状素子11の平面形状は、板状素子11同士の隙間が比較的小さくなる形状の一例である台形状とされている。なお、台形以外の多角形によっても、板状素子11同士の隙間を小さくするように凹面7aを構成できることは、例えば、正多面体(プラトンの立体)、半正多面体(アルキメデスの立体)及びプラトンの立体、並びに種々の技術分野において実現されているドーム形状から明らかである。
In the examples of FIGS. 2 and 3, the planar shape of the plate-shaped
より詳細には、板状素子11の台形は、図3に符号を付すように、例えば、凹面7aの内側に上底11dを有し、凹面7aの外側に下底11eを有し、互いに等しい長さの1対の脚11fを有している等脚台形である。上底11dの長さ及び下底11eの長さ、並びに台形の高さ(上底11dと下底11eとの距離)は適宜に設定されてよく、いずれの長さが他の長さに対して長くてもよい。
More specifically, the trapezium of the plate-
既述のように、複数の板状素子11は、凹面7aの周方向に配列されて環状の素子列8を構成している。各素子列8において、隣り合う板状素子11同士で台形の脚11f同士が隣り合っている。隣り合う脚11f同士は、互いに平行であってもよいし、互いに平行でなくてもよい。後者の場合、凹面7aの内側及び外側のいずれにおいて脚11f同士の間隔が相対的に広くなっていてもよい。また、隣り合う素子列8同士においては、一方の素子列8の板状素子11の台形の上底11dと他方の素子列8の板状素子11の台形の下底11eとが隣り合っている。
As described above, the plurality of plate-shaped
なお、以下の説明では、後述する板状素子11の4つの側面11s(又は当該側面11sを構成する側面19s若しくは21s)を上底11d、下底11e及び1対の脚11fの語で指すことがある。
In the following description, the four
(板状素子の構造)
図3に示すように、1つの板状素子11は、複数の振動素子15(具体的には圧電素子)を有している。振動素子15は、超音波を発生させる振動を生じる部分である。振動素子15の数、位置、平面形状及び大きさ等は適宜に設定されてよい。
(Structure of plate-shaped element)
As shown in FIG. 3, one plate-shaped
図示の例では、複数の振動素子15は、板状素子11の平面方向(平面に沿う方向。以下、同様。)に沿って概ね一様な密度で分布して配置されている。より詳細には、隣り合う振動素子15の中心(例えば平面視における幾何中心)同士の距離を中心間間隔としたとき、複数の振動素子15は、一定の中心間間隔で縦横に配列されている。ただし、複数の振動素子15は、互いに隣り合う列同士で中心同士が中心間間隔の半分程度ずれていてもよいし、複数の同心円に沿って配列されていてもよいし、放射状に配列されていてもよいし、一様でない密度で配置されていてもよい。複数の振動素子15の配列方向と、板状素子11の外縁の各部が延びる方向との相対関係も適宜に設定されてよい。
In the illustrated example, the plurality of vibrating
複数の振動素子15の配置領域(例えば複数の振動素子15が収まる最小の凸多角形)の面積は、例えば、板状素子11の面積(又は患者101側から見て支持体13から露出している面積)の1/5以上、1/2以上又は2/3以上又は4/5以上とされてよい。4/5以上は、複数の振動素子15が板状素子11の全面に配置された状態と捉えられてよい。複数の振動素子15が板状素子11の全面に亘って配置されていない場合において、複数の振動素子15の配置領域は、板状素子11内の中央側又は外縁側等の適宜な範囲に位置してよい。配置領域の形状も任意である。
The area of the arrangement region of the plurality of vibrating elements 15 (for example, the smallest convex polygon in which the plurality of vibrating
また、図示の例では、振動素子15の平面形状は、円形とされている。別の観点では、当該平面形状は、線対称又は回転対称の形状である。ただし、当該平面形状は、楕円又は多角形等の他の形状とされてよく、また、非対称の形状であってもよい。振動素子15の平面形状が円形でない場合において、当該平面形状と板状素子11の平面形状との相対的な向きも適宜に設定されてよい。
Further, in the illustrated example, the planar shape of the vibrating
(板状素子の積層構造)
図4は、図3のIV-IV線における断面図である。図4における下方は患者101側である。図4では、1枚の板状素子11に加えて、支持体13の一部も図示されている。
(Laminated structure of plate-shaped elements)
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. The lower part in FIG. 4 is the patient 101 side. In FIG. 4, in addition to one plate-shaped
板状素子11は、例えば、その平面方向に沿って(放射面11aに沿って)広がる2以上の層状(板状を含む。以下、同様。)の部材を含んで構成されている。具体的には、例えば、板状素子11は、振動素子15を有している素子基板19と、素子基板19に重ねられているキャビティ部材21とを有している。板状素子11は、例えば、キャビティ部材21側を患者101側(別の観点では支持体13側)に向けている。素子基板19は、振動素子15となっている領域が撓み変形することによって振動する。この振動が素子基板19の患者101側に位置する流体に伝えられて超音波が生成される。キャビティ部材21は、素子基板19のうち複数の振動素子15に個別に重なる複数のキャビティ21c(開口、孔)を有している。キャビティ部材21は、例えば、キャビティ21cの縁部によって振動素子15の固定端を規定することに寄与し、ひいては、振動素子15の固有振動数(共振周波数)を調整することに寄与する。
The plate-shaped
複数のキャビティ21c及び後述する第2電極33(個別電極)が設けられていることなどにより、板状素子11の主面(板の最も広い面。表裏)は、凹凸を有しており、平坦な面ではない。このことから理解されるように、板状素子11が板状又は平板状であるという場合、厳密に板又は平板である必要は無い。例えば、板状素子11は、主要な構成要素として厚さが一定で平面を成す層(例えば後述する23、25及び27)を有することをもって平板状と捉えられてよい。また、例えば、板状素子11は、両主面のそれぞれにおいて、複数の凸部の頂部(又は凹部の最深部)が同一平面に収まるときに平板状と捉えられてよい。また、例えば、板状素子11は、板状素子11の面積から求めた円相当径に対して各主面の凹凸の算術平均粗さRaが5%以下、2%以下又は1%以下のときに平板状と捉えられてよい。
The main surface (the widest surface of the plate, the front and back surfaces) of the plate-shaped
(素子基板)
素子基板19は、例えば、その平面方向に沿って(放射面11aに沿って)広がる2以上の層状部材を含んで構成されている。具体的には、例えば、素子基板19は、患者101側(別の観点ではキャビティ部材21側)から順に、振動層23、第1導体層25、圧電体層27及び第2導体層29を含んでいる。第1導体層25は、例えば、第1電極31を含んでいる。第2導体層29は、例えば、複数の第2電極33を含んでいる。第1電極31及び第2電極33は、圧電体層27を挟んでいる。これらの1対の電極に交流電圧が印加されることによって、素子基板19の振動素子15となっている領域は撓み変形を伴う振動を生じる。なお、素子基板19は、図示の層の他、例えば、第2導体層29を覆う絶縁層等の適宜な層を含んでいてよい。
(Element board)
The
素子基板19において、振動素子15と捉えられる領域は、適宜に定義されてよい。本実施形態の説明では、便宜的に、素子基板19のうちキャビティ21cと重なっている領域(より厳密にはキャビティ21cの素子基板19側の開口面と重なっている領域)を振動素子15として定義する。なお、この他、第2電極33(個別電極)と重なる領域を振動素子15として定義することも可能である。
In the
各振動素子15は、キャビティ21c側(患者101側)に面している第1面15aと、キャビティ21cとは反対側に面している第2面15bとを有している。第1面15aは、例えば、振動層23のキャビティ部材21側の面によって構成されている。第2面15bは、例えば、第2導体層29のキャビティ部材21とは反対側の面、及び圧電体層27のキャビティ部材21とは反対側の面のうち第2導体層29から露出している領域によって構成されている。なお、例えば、図示の例とは異なり、第2導体層29を覆う絶縁層が設けられている場合は、当該絶縁層によって第2面15bが構成されてよい。第1面15aは、振動素子15の振動によって、患者101側へ向かう超音波を生じる面であり、板状素子11の放射面11aの一部を構成している。
Each vibrating
(振動層)
振動層23は、例えば、複数の振動素子15に亘る広さで(例えば素子基板19の概ね全体に亘る広さで)、基本的に隙間無く広がっている。振動層23の厚さは、例えば、概ね一定である。振動層23は、例えば、後述するように、圧電体層27の平面方向の変形を規制して、面外振動を生じさせることに寄与する。
(Vibration layer)
The vibrating
振動層23は、例えば、絶縁材料又は半導体材料によって形成されている。振動層23の材料は、無機材料でも有機材料でもよい。より具体的には、例えば、振動層23の材料は、圧電体層27の材料(後述)と同一又は異なる圧電体とされてよい。また、例えば、振動層23の材料は、シリコン(Si)、二酸化ケイ素(SiO2)、窒化シリコン(SiN)又はサファイア(Al2O3)とされてもよい。振動層23は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。
The vibrating
(第1導体層及び第1電極)
第1導体層25は、図示の例では、第1電極31のみを含んでいる。第1電極31は、例えば、共通電極として構成されている。共通電極は、例えば、複数の振動素子15に亘る広さ(素子基板19の概ね全体に亘る広さ)で、基本的に隙間無く広がっている。第1電極31の厚さは、例えば、概ね一定である。第1電極31は、例えば、圧電体層27を貫通する不図示の貫通導体を介して、板状素子11の袋9とは反対側に配置された不図示の配線(例えば後述するFPC(Flexible printed circuits)35)と電気的に接続されている。
(1st conductor layer and 1st electrode)
The
第1導体層25の材料は、例えば、適宜な金属とされてよい。例えば、金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)若しくはクロム(Cr)又はこれらを含む合金が用いられてよい。第1導体層25は、互いに異なる材料からなる複数の層が積層されて構成されていてもよい。また、第1導体層25の材料は、前記のような金属を含む導電ペーストを焼成して得られるものであってもよい。すなわち、第1導体層25の材料は、ガラス粉末及び/又はセラミック粉末等の添加剤(別の観点では無機絶縁物)を含むものであってもよい。
The material of the
(圧電体層)
圧電体層27は、例えば、複数の振動素子15に亘る広さで(例えば素子基板19の概ね全体に亘る広さで)、基本的に隙間無く広がっている。圧電体層27の厚さは、例えば、概ね一定である。ただし、圧電体層27は、図示の例とは異なり、複数の振動素子15に対して個別に設けられた、互いに分離された複数の部位を有する構成であってもよい。
(Piezoelectric layer)
The piezoelectric layer 27 is, for example, widened over a plurality of vibrating elements 15 (for example, widened over substantially the entire element substrate 19), and basically spreads without gaps. The thickness of the piezoelectric layer 27 is, for example, substantially constant. However, unlike the illustrated example, the piezoelectric layer 27 may have a configuration in which a plurality of parts separated from each other are individually provided for the plurality of vibrating
圧電体層27の材料は、単結晶であってもよいし、多結晶であってもよいし、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよいし、強誘電体であってもなくてもよいし、焦電体であってもなくてもよい。無機材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系材料及び非鉛系無機圧電材料が挙げられる。非鉛系無機圧電材料としては、例えば、ペロブスカイト型化合物材料が挙げられる。有機材料としては、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)が挙げられる。 The material of the piezoelectric layer 27 may be a single crystal, a polycrystal, an inorganic material, an organic material, or a ferroelectric substance. It may or may not be a pyroelectric body. Examples of the inorganic material include a lead zirconate titanate-based material and a lead-free inorganic piezoelectric material. Examples of the lead-free inorganic piezoelectric material include a perovskite-type compound material. Examples of the organic material include PVDF (polyvinylidene fluoride).
また、圧電体層27の材料は、例えば、圧電磁器板(別の観点では焼結体)とされてもよいし、圧電薄膜とされてもよい。圧電磁器板は、圧電性を有する複数の結晶粒子(及び結晶粒界)により構成される板状の無機多結晶体であり、圧電セラミックス板ともいう。圧電磁器板を構成する結晶粒子は、通常アスペクト比が小さく、等方的に分布している。圧電薄膜とは、圧電性を有する薄膜状の無機単結晶体、無機多結晶体、または有機材料(ポリマー)である。多結晶体の圧電薄膜は、通常、厚さ方向にのびる柱状晶により構成されている。圧電薄膜は通常、高い配向性を有しており、それにより高い圧電特性を有する。 Further, the material of the piezoelectric layer 27 may be, for example, a pressure electromagnetic plate (sintered body from another viewpoint) or a piezoelectric thin film. The piezoelectric plate is a plate-shaped inorganic polycrystal composed of a plurality of crystal particles (and grain boundaries) having piezoelectricity, and is also called a piezoelectric ceramic plate. The crystal particles constituting the piezoelectric plate usually have a small aspect ratio and are isotropically distributed. The piezoelectric thin film is a thin-film inorganic single crystal, inorganic polycrystal, or organic material (polymer) having piezoelectricity. The polycrystalline piezoelectric thin film is usually composed of columnar crystals extending in the thickness direction. Piezoelectric thin films usually have high orientation, thereby having high piezoelectric properties.
圧電体層27は、例えば、少なくとも振動素子15を構成している領域において、分極軸(単結晶では電気軸又はX軸ともいう。)が、圧電体層27の厚み方向(第1電極31と第2電極33との対向方向)に概ね平行になっている。なお、圧電体層27のうち、振動素子15を構成している領域以外の領域は、分極されていてもよいし、分極されていなくてもよい。また、分極されている場合において、振動素子15を構成している領域と同様の方向に分極されていてもよいし、異なる方向に分極されていてもよい。
In the piezoelectric layer 27, for example, at least in a region constituting the vibrating
(第2導体層及び第2電極)
第2導体層29は、例えば、既述の複数の第2電極33の他、複数の第2電極33に接続されている不図示の配線を有していてもよい。複数の第2電極33は、例えば、第2導体層29が含む不図示の引出電極(又は配線)を介して、板状素子11の袋9とは反対側に配置された不図示の配線(例えば後述するFPC35)と電気的に接続されている。
(2nd conductor layer and 2nd electrode)
The
複数の第2電極33は、例えば、振動素子15毎に設けられた個別電極とされている。ここでいう個別電極は、複数の電極が互いに分離した形状とされていることを意味し、互いに別個の電位を付与可能にされている必要は無い。例えば、2以上の第2電極33(例えば1つの板状素子11内の全ての第2電極33)は互いに電気的に接続されていてよい。接続は、例えば、第2導体層29が有する不図示の配線によってなされていてもよいし、他の手段(例えば後述するFPC35)によってなされていてもよい。なお、複数の第2電極33は、個別に、又は2以上の第2電極33を含むグループ毎に互いに異なる電位が付与可能とされていてもよい。
The plurality of
第2電極33の平面形状及び大きさは、適宜な形状とされてよい。例えば、第2電極33の平面形状は、振動素子15の平面形状(キャビティ21cの開口形状)と相似形又は類似する形状であってもよいし、異なる形状であってもよいし、円形若しくは楕円形であってもよいし、多角形であってもよい。また、例えば、平面視において、第2電極33の外縁は、キャビティ21cの開口縁部に対して、その全体が内側に位置していてもよいし、その全体が概ね一致していてもよいし、その全体が外側に位置していてもよいし、一部のみが一致又は内側に位置していてもよい。本実施形態では、第2電極33は、円形のキャビティ21cの開口縁部よりも内側に位置する円形である。
The planar shape and size of the
第2導体層29の材料は、第1導体層25の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、いずれの場合についても、既述の第1導体層25の材料の説明は、第2導体層29の材料の説明に援用されてよい。
The material of the
(振動素子の動作)
第1電極31及び第2電極33によって、これらに挟まれている圧電体層27に分極の向きと同じ向きで電界が印加されると、圧電体層27は、平面方向において収縮する。この収縮は、振動層23によって規制されるから、振動素子15は、バイメタルのように振動層23側へ撓む(変位する)。逆に、分極の向きと逆の向きで電界が印加されると、振動素子15は、圧電体層27側へ撓む。
(Operation of vibrating element)
When an electric field is applied to the piezoelectric layer 27 sandwiched between the
上記のような振動素子15の変位によって、振動素子15の周囲の媒質(例えば流体)においては圧力波が形成される。そして、所定の波形で電圧が変化する電気信号(駆動信号)が第1電極31及び第2電極33に入力されることによって、その電気信号の波形(別の観点では周波数及び振幅)を反映した超音波が生成される。
Due to the displacement of the vibrating
上記の撓み変形の振動は、換言すれば、振動素子15において、平面視の中央が振動の腹となり、外縁(例えばキャビティ21cの縁部付近)が振動の節となる1次モードの面外振動(屈曲振動)である。この振動に関して、振動素子15は、例えば、共振周波数が超音波の周波数帯に位置するように構成されている。共振周波数の設定は、例えば、振動素子15を構成する層の材料の選択(別の観点ではヤング率及び密度の選択)、並びに振動素子15の径及び各層の厚さの設定(別の観点では質量及び曲げ剛性の設定)等によってなされる。振動素子15の周囲の流体の影響、及び振動素子15を支持する部分(例えばキャビティ部材21)の剛性等の影響が考慮されてもよい。
In other words, the vibration of the above-mentioned deflection deformation is the out-of-plane vibration of the primary mode in which the center of the plan view becomes the antinode of the vibration and the outer edge (for example, near the edge of the
電気信号は、例えば、振動素子15を振動層23側へ変位させる電圧印加と、振動素子15を圧電体層27側へ変位させる電圧印加とが繰り返されるものであってよい。すなわち、電気信号は、極性(正負)が反転する(電圧(電界)の向きが圧電体層27の分極軸の方向において交互に入れ替わる)ものであってよい。また、例えば、電気信号は、振動素子15を振動層23側へ変位させる電圧印加のみ、又は振動素子15を圧電体層27側へ変位させる電圧印加のみが繰り返されるものであってもよい。この場合、撓みと、復元力による撓みの解消との繰り返しによって、超音波が生成される。
The electric signal may be, for example, a voltage application that displaces the vibrating
(キャビティ部材)
キャビティ部材21は、例えば、キャビティ21cを無視して考えたときに、複数の振動素子15に亘る広さを有する、厚さが一定の部材である。キャビティ部材21の広さは、素子基板19の広さに対して、同等であってもよいし(図4の例)、異なっていてもよい。後述する図6等においては、キャビティ部材21が素子基板19よりも若干広い例を図示するが、図示とは逆に、素子基板19がキャビティ部材21よりも広くてもよい。
(Cavity member)
The
キャビティ部材21の材料は任意であり、例えば、絶縁材料であってもよいし、半導体材料であってもよいし、導電材料であってもよいし、無機材料であってもよいし、有機材料であってもよいし、圧電体であってもよいし、素子基板19内のいずれかの層の材料と同一であってもよい。具体的には、キャビティ部材21の材料としては、金属、樹脂、セラミックスを挙げることができる。また、キャビティ部材21は、複数の材料又は複数の層から構成されていてもよい。例えば、キャビティ部材21は、素子基板19に重なる金属層(金属板含む)に絶縁層が成膜されて構成されていてもよいし、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂によって構成されていてもよい。
The material of the
キャビティ21cの形状は適宜に設定されてよい。例えば、キャビティ21cの形状は、横断面(素子基板19に平行な断面)の形状がキャビティ21cの貫通方向の位置によらずに一定の形状であってもよいし(図示の例)、素子基板19側ほど拡径する、又は縮径するテーパ面を有する形状であってもよい。本実施形態の説明では、素子基板19のうちキャビティ21cと重なる領域を振動素子15としているから、既述の振動素子15の平面形状についての説明は、キャビティ21cの横断面の形状の説明に援用されてよい。
The shape of the
キャビティ21cの深さ(貫通方向の長さ。別の観点ではキャビティ部材21の厚さ)は、適宜に設定されてよい。例えば、キャビティ21cの深さは、キャビティ21cの径(円形でない場合は例えば円相当径)に対して、1/20以上、1/10以上、1/2以上又は1倍以上とされてよく、10倍以下、5倍以下、1倍以下、1/2以下又は1/10以下とされてよく、前記の下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。
The depth of the
(支持体)
図2に戻って、支持体13は、例えば、複数の板状素子11の外縁を保持する形状とされている。より詳細には、支持体13は、例えば、隣り合う板状素子11の隙間(別の観点では境界)の形状と同様の形状を有している。換言すれば、支持体13は、複数の板状素子11に対して個別に重なる複数の開口13hを有している。そして、図4に示すように、板状素子11は、その外縁側部分が支持体13の患者101とは反対側の背面13bに対して重ねられ、開口13hを介して患者101側へ放射面11aを露出させている。
(Support)
Returning to FIG. 2, the
支持体13は、例えば、凹面7aの平面視において概略同心状に構成された3つの部位によって構成されている。1つは、複数の開口13hが形成されることによって格子状に構成され、かつ複数の板状素子11が配列されている領域に亘って帯状かつ環状に広がっている格子部61である。他の1つは、格子部61の外縁から外側に広がっている鍔状の縁部63である。残りの1つは、格子部61の内縁につながっている板状の中央部65である。複数の板状素子11は、これらの部位によって外縁が保持されている。
The
特に図示しないが、中央部65に開口が形成されたり、縁部63の内縁から外縁までの径が小さくされたりすることによって、支持体13は、格子部61のみによって構成されているといえる形状とされてもよい。また、中央部65が設けられている領域が板状素子11の配置領域とされてよいこと(換言すれば格子部61が中央に広がってよいこと)は、既に述べたとおりである。
Although not particularly shown, the
開口13hの形状及び面積は適宜に設定されてよい。例えば、開口13hの形状は、板状素子11の外縁の形状と相似形又は類似する形状であってもよいし(図示の例)、異なる形状であってもよい。また、例えば、開口13hは、患者101側の前面13aから反対側の背面13bへ向かって縮径又は拡径する形状であってもよいし、そのような縮径又は拡径がなされない形状であってもよい。また、例えば、開口13hの面積(縮径又は拡径する場合は例えば最小面積)は、板状素子11の面積の6割以上又は8割以上とされてよい。
The shape and area of the
支持体13の材料は適宜なものとされてよい。例えば、支持体13の材料は、金属、セラミックス若しくは樹脂又はこれらの組み合わせとされてよい。金属は、例えば、ステンレス鋼とされてよい。
The material of the
(支持体の形状の細部)
図5は、支持体13の背面13b(患部103とは反対側の面)の一例の一部を示す斜視図である。図5では、支持体13は、板状素子11の取り付け前の状態とされている。
(Details of the shape of the support)
FIG. 5 is a perspective view showing a part of an example of the
支持体13の板状素子11が配置される面(ここでは背面13b)には、板状素子11が収容される凹部13rが形成されていてもよい。別の観点では、支持体13は、板状素子11(より詳細には本実施形態ではその外縁部)に対して当該板状素子11の厚さ方向に重なる重複部13eと、重複部13eから板状素子11側に突出する仕切部13fとを有している。もちろん、支持体13は、このような凹部13r(仕切部13f)を有さない形状であってもよい。
A
仕切部13fは、互いに隣り合う板状素子11同士の間に位置している。より詳細には、図示の例では、支持体13は、支持体13の周方向において互いに隣り合う板状素子11同士の間に位置する仕切部13faと、支持体13の径方向において互いに隣り合う板状素子11同士の間に位置する仕切部13fbとを有している。仕切部13faは、例えば、支持体13の径方向に延びている。仕切部13fbは、例えば、支持体13の周方向に延びている。
The
凹部13rは、例えば、板状素子11が嵌合する形状及び大きさとされ、板状素子11の位置決めに寄与してよい。ここでいう「嵌合」は、例えば、板状素子11の側面と凹部13rの壁面との間に、板状素子11のその平面方向への移動を許容する隙間(遊び)が存在するものを含む。この隙間は、例えば、後述する第1接着剤37の配置に寄与してよい。隙間の大きさは、例えば、板状素子11をその平面方向において凹部13r内のいずれの位置に移動させても板状素子11の外縁の全体が開口13hの外側に位置する大きさである。ただし、凹部13rは、そのような板状素子11の位置決めに寄与する大きさよりも大きくてもよい。
The
凹部13rをその深さ方向に見た形状は、例えば、板状素子11の平面形状及び/又は開口13hをその開口方向に見た形状と相似形とされてよい。従って、板状素子11の平面形状についての既述の説明は、凹部13rの形状に援用されてよい。また、凹部13rの形状は、その壁面が、板状素子11の側面に当接して板状素子11を位置決めする部位と、板状素子11の側面から離れて後述する第1接着剤37を配置する隙間を形成する部位とを有する形状であってもよい。凹部13rの壁面は、鉛直壁であってもよいし、凹部13rを縮径又は拡径させる傾斜壁であってもよい。凹部13rの深さは、板状素子11の厚さよりも小さくてもよいし、同等でもよいし、大きくてもよい。
The shape of the
仕切部13fは、一定の幅及び/又は一定の高さで延びる形状であってもよいし、幅及び/又は高さを変化させつつ延びる形状であってもよいし、直線状に延びていてもよいし、適宜に屈曲していてもよい。また、複数の仕切部13faは、互いに同一の形状であってもよいし、互いに異なる形状であってもよい。複数の仕切部13fbも同様である。
The
(板状素子と支持体との固定構造)
図6は、板状素子11と支持体13との固定構造を示す断面図である。図6は、図4と同様の断面において、素子基板19の細部の図示を省略するとともに、図4よりも若干広い範囲を示す図となっている。図6に示される板状素子11の1対の側面11sは、図3のIV-IV線に照らせば、1対の脚11fであるが、いずれの2つの側面の組み合わせと捉えられてもよい。
(Fixed structure of plate-shaped element and support)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fixed structure of the plate-shaped
図6に示すように、板状素子11と支持体13とは、板状素子11の側面11sに接着された第1接着剤37によって互いに接着されている。より詳細には、図示の例では、板状素子11の側面11sは、キャビティ部材21の側面21sと、素子基板19の側面19sとを含んでいる。そして、第1接着剤37は、側面21s及び側面19sのうち側面21sのみに接着されている。なお、第1接着剤37は、キャビティ部材21に対して、側面21s以外の面(例えば支持体13とは反対側の面)に接着されていてもよいし(図示の例)、接着されていなくてもよい。
As shown in FIG. 6, the plate-shaped
なお、確認的に記載すると、側面は、板形状の表裏(最も広い1対の面)をつなぐ面、又は板形状の厚さ方向に沿う面である。本実施形態で例に取っている台形状の板状素子11は、4つの側面11sを有している。なお、板状素子11が円形である場合においては、側面11sの数は1つであると捉えられてもよいし、放射面11aの両側に2つの側面11sが存在するというように適宜に分割して概念されてもよい。
Note that the side surface is a surface connecting the front and back surfaces (the widest pair of surfaces) of the plate shape, or a surface along the thickness direction of the plate shape. The trapezoidal plate-shaped
第1接着剤37は、板状素子11の厚さ方向において、キャビティ部材21の側面21sの全体に接着されていてもよいし(図示の例)、側面21sの一部にのみ接着されていてもよい。後者の場合、側面21sの、接着される領域の広さは任意であり、例えば、接着される領域は、板状素子11の厚さ方向において、側面21sの半分以上に亘っていてもよいし、半分未満に収まっていてもよい。また、第1接着剤37が側面21sの一部にのみ接着される場合において、当該一部は、例えば、側面21sのうちの素子基板19とは反対側の一部であってもよいし、素子基板19側の一部であってもよい。例えば、図示のように重複部13e、キャビティ部材21及び素子基板19がこの順で重なる構成においては、第1接着剤37の量が少なくされて、第1接着剤37が側面21sの重複部13e側の一部にのみ接着されてよい。また、例えば、第1接着剤37の重複部13e側に空気が入り込むことなどによって、第1接着剤37が側面21sのうちの素子基板19側にのみ接着されてもよい。
The first adhesive 37 may be adhered to the
また、第1接着剤37は、板状素子11の外縁の全周に亘って(換言すれば上底11d、下底11e及び1対の脚11fに亘って)側面11s(本実施形態では側面21s)に接着されていてもよいし、板状素子11の外縁の一部にのみ接着されていてもよい。後者の場合、例えば、側面21sと凹部13rの壁面との隙間が板状素子11の外縁の全周に存在しつつも、第1接着剤37が外縁の一部にのみ供給されることによって実現されてよい。また、例えば、凹部13rの壁面の一部が側面21sに直接に当接していることによって、外縁の一部のみが接着されていてもよい。
Further, the first adhesive 37 covers the entire circumference of the outer edge of the plate-shaped element 11 (in other words, over the
第1接着剤37は、放射面11a(より詳細には例えば少なくとも1つの振動素子15)を挟んだ両側の側面11sに接着されてよい。放射面11aを挟んだ両側の側面11sは、台形状の板状素子11を例に取ると、典型的には、上底11dと下底11eとの組み合わせ、又は1対の脚11fの組み合わせである。ただし、上底11dと1つの脚11fとの組み合わせ、又は下底11eと1つの脚11fとの組み合わせも、放射面11aを挟んだ両側の側面11sと捉えられて構わない。また、例えば、放射面11aが三角形の場合は、両側の側面は、任意の2辺の組み合わせとされてよい。また、例えば、放射面11aが円形の場合においては、両側の側面は、円周を2分割した2つの弧の組み合わせとされてよい。
The first adhesive 37 may be adhered to the side surfaces 11s on both sides of the
第1接着剤37は、支持体13の適宜な部位に接着されてよい。板状素子11の外縁に沿う方向(周方向)において、第1接着剤37の板状素子11の側面11s(本実施形態では側面21s)に対する接着範囲と、第1接着剤37の支持体13に対する接着範囲とは、例えば、基本的に同様とされてよい。従って、例えば、側面11sに対する接着に関して、板状素子11の全周又はその一部に対して接着がなされてよいこと、及び放射面11aを挟んだ両側において接着がなされてよいことを述べたが、当該説明は、支持体13に対する接着範囲、及び/又は当該接着範囲と側面11sに対する接着範囲とが互いに重複する範囲に援用されてよい。
The first adhesive 37 may be adhered to an appropriate portion of the
断面視において、図示の例では、第1接着剤37は、重複部13eのうちの板状素子11が重なる側の面(凹部13rの底面)のうちの、板状素子11から露出する領域にのみ接着されている。この領域に対して第1接着剤37が接着される広さは適宜に設定されてよい。例えば、第1接着剤37は、上記領域の全体に接着されていてもよいし、図示の例のように板状素子11側(開口13h側)の一部にのみ接着されていてもよいし、第1接着剤37の重複部13e側に空気が入り込むことなどによって板状素子11とは反対側の一部にのみ接着されていてもよい。
In the cross-sectional view, in the illustrated example, the
また、特に図示しないが、第1接着剤37は、凹部13rの底面に加えて、又は代えて、凹部13rの壁面に接着されていてもよいし、凹部13rが開口している面(仕切部13fの頂面等)に接着されていてもよい。第1接着剤37が凹部13rの壁面に接着されている場合において、第1接着剤37は、壁面の高さ方向において、壁面の全体に接着されていてもよいし、壁面の一部にのみ接着されていてもよい。後者の場合、接着される領域は、壁面の高さ方向において、壁面の半分以上に亘っていてもよいし、半分未満に収まっていてもよい。また、第1接着剤37が壁面の一部にのみ接着される場合において、当該一部は、例えば、壁面のうちの凹部13rの底面側の一部であってもよいし、凹部13rの底面とは反対側の一部であってもよい。
Further, although not particularly shown, the first adhesive 37 may be adhered to the wall surface of the
第1接着剤37の材料は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよく、また、絶縁材料であってもよいし、導電材料であってもよい。例えば、第1接着剤37は、樹脂又は金属とされてよい。第1接着剤37の材料の弾性率は適宜に設定されてよい。例えば、第1接着剤37の材料の弾性率は、支持体13の材料の弾性率よりも小さくてもよいし、大きくてもよい。なお、弾性率は、例えば、例えば縦弾性率(ヤング率、縦弾性係数)であり、また、例えば、発生部7の使用に関して想定されている温度範囲の中央の温度における値を基準としてよい(以下、同様。)。
The material of the first adhesive 37 may be an organic material, an inorganic material, an insulating material, or a conductive material. For example, the first adhesive 37 may be a resin or a metal. The elastic modulus of the material of the first adhesive 37 may be appropriately set. For example, the elastic modulus of the material of the first adhesive 37 may be smaller or larger than the elastic modulus of the material of the
また、例えば、第1接着剤37は、硬化後に弾性体となるもの(例えば弾性接着剤)とされてもよい。具体的には、例えば、第1接着剤37は、シリコーン系又はウレタン系のものとされてよい。これらは、1液性のものであってもよいし、2液性のものであってもよい。また、例えば、弾性体としての第1接着剤37は、硬化後の引張試験において引き裂かれた時の伸び率が35%以上となるものとされてよい。 Further, for example, the first adhesive 37 may be an elastic body (for example, an elastic adhesive) after curing. Specifically, for example, the first adhesive 37 may be silicone-based or urethane-based. These may be one-component or two-component. Further, for example, the first adhesive 37 as an elastic body may have an elongation rate of 35% or more when torn in a tensile test after curing.
(フレキシブル基板)
図6では、板状素子11(より詳細には素子基板19)に電気的に接続されるFPC35(フレキシブル基板)が示されている。FPC35は、例えば、板状素子11と装置本体5との間の信号伝達に寄与している。
(Flexible board)
FIG. 6 shows an FPC 35 (flexible substrate) electrically connected to a plate-shaped element 11 (more specifically, an element substrate 19). The
FPC35は、例えば、特に図示しないが、絶縁性のフィルムと、当該フィルムに重なる導体層とを有しており、全体として可撓性を有している。FPC35の具体的な構造、材料及び寸法等は適宜に設定されてよい。FPC35には、電子部品(例えばIC:Integrated Circuit)が実装されていてもよいし、実装されていなくてもよい。
The FPC35 has, for example, an insulating film and a conductor layer that overlaps the film, although not particularly shown, and has flexibility as a whole. The specific structure, material, dimensions, etc. of the FPC35 may be appropriately set. Electronic components (for example, IC: Integrated Circuit) may or may not be mounted on the
FPC35は、例えば、素子基板19に対してキャビティ部材21とは反対側に対向している。FPC35の広さは、例えば、1つの板状素子11が有する全ての振動素子15に亘る広さとされてよい。FPC35は、1つの板状素子11にのみ重なる広さを有していてもよいし(図示の例)、複数(発生部7が有する全て又は一部)の板状素子11に重なる広さを有していてもよい。また、前者の場合において、FPC35の広さは、板状素子11の広さよりも広くてもよいし、同等でもよいし、狭くてもよい。また、FPC35の平面形状は、板状素子11の平面形状と相似又は類似する形状とされてもよいし、異なる形状であってもよい。
The
素子基板19の第2導体層29(図4)は、例えば、キャビティ21cに重なる複数の第2電極33からキャビティ21cに重ならない領域(図6の例ではキャビティ21cに対して紙面貫通方向にずれた領域)へ延び出る複数の引出電極(不図示)を有している。一方、特に図示しないが、FPC35は、例えば、複数の引出電極と対向する複数のパッドを有している。複数の引出電極と複数のパッドとは、例えば、複数の導電性のバンプ39によって接着されている。これにより、複数の第2電極33とFPC35とが電気的に接続されている。特に図示しないが、素子基板19の第1電極31は、例えば、圧電体層27を貫通する貫通導体を介して、素子基板19のFPC35側に露出している端子に接続されてよい。そして、この端子は、バンプ39によってFPC35のパッドに接続されてよい。
The second conductor layer 29 (FIG. 4) of the
バンプ39は、例えば、はんだ又は導電性接着剤によって構成されている。はんだは、鉛フリーはんだを含む。導電性接着剤は、例えば、導電性の粒子を含有する樹脂によって構成されている。引出電極、パッド及びバンプ39の具体的な形状及び寸法は適宜に設定されてよい。
The
素子基板19とFPC35との間には、バンプ39の厚み(及びバンプ39に接着されるパッド等の厚み)に起因して空間71が構成されている。空間71の厚さ(別の観点ではバンプ39等の厚さ)は適宜に設定されてよい。例えば、空間71の厚さは、振動素子15のFPC35側への撓み量として想定されている最大の撓み量が生じた場合であっても、素子基板19とFPC35とが接触しない厚さとされてよい。また、例えば、空間71の厚さは、FPC35の厚さよりも厚くてもよいし、同等以下であってもよい。なお、FPC35の撓みによって空間71の厚さが一定でない場合においては、例えば、最小の厚さ、平均の厚さ又は最大の厚さを基準として、上記の厚さの一例が適用されてよい。
A
(寸法等の一例)
既に述べたように、放射器具3において、超音波の周波数及び放射器具3の各部の寸法等は適宜に設定されてよい。以下に、一例を挙げる。放射器具3が生じる超音波の周波数は0.5MHz以上2MHz以下とされてよい。発生部7の直径(凹面7aの外縁を含む平面における直径)は、50mm以上200mm以下とされてよい。板状素子11の円相当径又は台形の1辺の長さは、5mm以上20mm以下とされてよい。振動素子15の円相当径は、0.2mm以上2mm以下とされてよい。素子基板19の厚さは、50μm以上200μm以下とされてよい。振動層23の厚さ及び圧電体層27の厚さのそれぞれの厚さは、前記の素子基板19の厚さと矛盾しない範囲で、20μm以上100μm以下とされてよい。第1導体層25(第1電極31)及び第2導体層29(第2電極33)それぞれの厚さは、0.05μm以上5μm以下とされてよい。支持体13の厚さは、素子基板19の厚さ以上とされてよい。
(Example of dimensions, etc.)
As described above, in the radiating instrument 3, the frequency of ultrasonic waves, the dimensions of each part of the radiating instrument 3, and the like may be appropriately set. An example is given below. The frequency of the ultrasonic wave generated by the radiating instrument 3 may be 0.5 MHz or more and 2 MHz or less. The diameter of the generating portion 7 (diameter in the plane including the outer edge of the
(袋)
図1に戻って、袋9の形状、大きさ及び材料は適宜に設定されてよい。例えば、袋9の形状は、球形等の全体として外側に膨らむ形状とされてよい。また、例えば、放射器具3が人体の特定の部位を対象としたものである場合においては、当該特定の部位の凹部及び/又は凸部に合わせて凸部及び/又は凹部を有する形状であってもよい。
(bag)
Returning to FIG. 1, the shape, size and material of the
袋9の材料は、少なくとも、液体LQを通さない性質(いわゆる遮水性)及び可撓性を有している。また、袋9の材料は、弾性体であってもよい。例えば、袋9の材料として、熱硬化性エラストマー(いわゆるゴム)、熱可塑性エラストマー(狭義のエラストマー)及びこれらのエラストマーを含まない樹脂(狭義の樹脂。ただし、可撓性を有するもの)が用いられてよい。熱硬化性エラストマーとしては、加硫ゴム(狭義のゴム)及び熱硬化性樹脂系エラストマーを挙げることができる。
The material of the
袋9は、既述のように、少なくとも、超音波装置1の使用時において液体LQが封入されている。袋9(放射器具3)は、例えば、流通段階で液体LQが封入されているものであってもよいし、使用時に液体LQが封入されるものであってもよい。また、袋9(放射器具3)は、例えば、液体LQを袋9内に供給(及び/又は排出)するための開閉可能なポートを有さないものであってもよいし、有しているものであってもよい。ポートの開閉構造には、公知の種々のものが利用されてよい。
As described above, the
袋9は、発生部7側に開口9aを有している。そして、発生部7のうち、凹面7aを含む一部は、開口9aを介して袋9内の液体LQに接している。一方、発生部7の凹面7aとは反対側の面を含む一部は、袋9の液体LQに接しておらず、放射器具3の周囲の気体(例えば空気)に接している。従って、振動素子15においては、患者101側の第1面15aが液体LQに接しており、その反対側の第2面15bが気体(例えば空気)に接している。開口9aの縁部と、発生部7との間からの液体LQの漏れを低減するための構造は適宜なものとされてよい。
The
(装置本体)
装置本体5は、例えば、放射器具3の駆動及びその制御を行う駆動制御部41と、放射器具3を移動させる移動部43と、ユーザの入力操作を受け付ける入力部45と、ユーザに情報を提示する出力部47とを有している。
(Device body)
The apparatus
駆動制御部41は、例えば、ケーブル49を介して発生部7の電気回路に接続されている。当該電気回路は、例えば、FPC35を含んで構成されている。駆動制御部41は、超音波の発生に係る信号を発生部7に入力する駆動部51と、駆動部51を制御する制御部53とを有している。
The
超音波を発生させるために第1電極31及び第2電極33に駆動信号を入力する動作に関して、駆動部51と発生部7の電気回路との役割分担は適宜に設定されてよい。ここでは、説明を簡単にするために、発生部7の電気回路は、駆動部51からの信号を第1電極31及び第2電極33に伝達するだけの役割を有するものとして説明する。ただし、以下に説明する駆動部51の機能の少なくとも一部は、発生部7に設けられてもよい。
Regarding the operation of inputting drive signals to the
駆動部51は、例えば、商用電源等からの電力を制御部53によって指定された波形(例えば周波数及び電圧(振幅))を有する交流電力に変換して第1電極31及び第2電極33に入力する。駆動信号は、放射を意図している超音波の周波数と概ね同等の周波数を有するとともに、意図している超音波の振幅に対応する電圧を有している交流電力である。駆動信号は、矩形波(パルス)、正弦波、三角波又は鋸波のように適宜な形状とされてよい。
For example, the
制御部53は、特に図示しないが、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及び外部記憶装置等を含むコンピュータを含んで構成されている。CPUがROM及び/又は外部記憶装置に記憶されているプログラムを実行することによって、各種の制御を行う機能部が構築される。制御部53は、例えば、入力部45からの信号に基づいて、駆動部51が出力する駆動信号の波形(例えば周波数及び電圧(振幅))を設定し、また、駆動部51からの駆動信号の出力の開始及び停止を制御する。
Although not particularly shown, the
移動部43は、例えば、特に図示しないが、放射器具3を保持する保持機構と、当該保持機構に放射器具3を移動させるための動力を付与する駆動源(例えばモータ)とを含んで構成されている。このような移動部43は、例えば、多関節ロボット、スカラロボット又は直交ロボットと同様の構成とされてよい。移動部43は、制御部53からの制御指令に基づいて放射器具3を患者101に対して相対移動させる。この相対移動は、例えば、放射器具3を患者101に近づける移動、及び/又は超音波の焦点を患部103に位置させるための位置決めのための移動を含んでよい。制御部53は、入力部45からの信号に基づいて、及び/又は患部103の位置等を特定する不図示のセンサからの信号に基づいて移動部43を制御する。なお、移動部43が設けられず、又は移動部43のうちの駆動源が設けられず、人力によって放射器具3が運搬及び位置決めされても構わない。
Although not particularly shown, the moving
入力部45は、例えば、キーボード、マウス、機械式スイッチ及び/又はタッチパネルを含んで構成されている。入力部45は、例えば、放射器具3から放射する超音波の周波数及び振幅を設定するための操作、並びに超音波の放射の開始及び停止を指示するための操作を受け付ける。出力部47は、例えば、表示装置及び/又はスピーカを含んで構成されている。出力部47は、例えば、現時点で設定されている超音波の周波数及び振幅の情報等を提示する。
The
以上のとおり、本実施形態では、超音波放射器具3は、複数の板状素子11と、支持体13と、第1接着剤37とを有している。複数の板状素子11それぞれは、超音波を放射する放射面11aを表裏の一方の面に有している。支持体13は、複数の放射面11aが互いに異なる方向から同一の位置(患部103)に向けられる配置で複数の板状素子11を保持している。第1接着剤37は、複数の板状素子11と支持体13とを接着している。複数の板状素子11それぞれは、放射面11a内の複数の位置に、超音波を生成する振動を生じる複数の振動素子15を有している。第1接着剤37は、複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されている。
As described above, in the present embodiment, the ultrasonic radiation device 3 has a plurality of plate-shaped
従って、例えば、超音波を放射する凹面7aは、一体的に形成されるのではなく、複数の板状素子11によって構成される。その結果、例えば、発生部7の製造方法を容易化することができる。例えば、板状素子11が平板状である場合においては、通常の回路基板等を作製する方法と同様の方法によって板状素子11を作製することができる。
Therefore, for example, the
また、例えば、各板状素子11が複数の振動素子15を有していることから、板状素子11の設計の自由度が向上する。具体的には、例えば、以下のとおりである。板状素子11全体が振動する態様の場合、板状素子11の面積が大きくなるほど、板状素子11の共振周波数は低くなる。従って、板状素子11の所定の振動モードの共振周波数と超音波の所望の駆動周波数とを近づける観点において、板状素子11の大きさは制限される。一方、本実施形態では、振動素子15の共振周波数を超音波の駆動周波数に近づければよいから、板状素子11の面積を大きくすることができる。
Further, for example, since each plate-shaped
また、例えば、第1接着剤37が複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されていることから、効率的に患部103に超音波を集束させることが容易である。具体的には、例えば、以下のとおりである。まず、本実施形態とは異なり、第1接着剤37が設けられず、支持体13の重複部13eと板状素子11との互いに重なっている領域においてのみ支持体13と板状素子11とが接着されている態様について考える(後述する図9の第2接着剤73を参照)。この態様では、板状素子11は、重複部13e側においては平面方向の変形が規制され、重複部13eとは反対側においては平面方向の変形が規制されていない。一方、板状素子11内のいずれかの層(例えば素子基板19)は、超音波を生成する振動に伴って、又は温度変化によって、平面方向に伸縮する。従って、例えば、板状素子11全体が撓み変形を生じやすい。その結果、例えば、超音波を生成する振動に伴って撓み変形が生じている場合においては、超音波を発生させるためのエネルギーが発散することになる。また、例えば、いずれの要因にしろ、撓み変形が生じた場合においては、各板状素子11において複数の振動素子15の向きが、意図されている向きから変化してしまう。ひいては、超音波が集束される領域が、意図された大きさよりも広がってしまう。一方、本実施形態のように板状素子11の側面11sに第1接着剤37が接着されている場合においては、上記の態様に比較して、板状素子11の平面方向の変形が規制される領域は、板状素子11の厚み方向に拡大される。その結果、撓み変形が低減されやすい。ひいては、例えば、エネルギーの損失が低減されやすく、また、集束領域の拡大が低減されやすい。
Further, for example, since the
また、本実施形態では、複数の板状素子11それぞれは、素子基板19と、キャビティ部材21とを有している。素子基板19は、放射面11aに沿って広がっており、複数の振動素子15を有している。キャビティ部材21は、放射面11aに沿って広がっており、複数の振動素子15に個別に重なる複数の開口(キャビティ21c)を有している。素子基板19は、放射面11aに沿う方向の応力を生じる圧電体層27を含んでいる。第1接着剤37は、キャビティ部材21の側面21s及び素子基板19の側面19sの少なくとも一方に接着されている。
Further, in the present embodiment, each of the plurality of plate-shaped
この場合、例えば、素子基板19は、放射面11aに沿う方向に応力を生じる圧電体層27を含んでいるから、超音波を生成するための振動に伴って全体として平面方向に伸縮する蓋然性が高い。ひいては、上述したエネルギーの発散等の課題が生じやすい。従って、上述した効果が有効に奏されることになる。
In this case, for example, since the
また、本実施形態では、放射面11aが面する方向において、支持体13、キャビティ部材21及び素子基板19の順でこれらの部材が重なっている。第1接着剤37は、キャビティ部材21の、放射面11aを挟んだ両側の側面21sに接着されている。
Further, in the present embodiment, these members are overlapped in the order of the
この場合、例えば、板状素子11が有する部材のうち支持体13に相対的に近いキャビティ部材21を支持体13に接着することから、接着が容易である。また、例えば、キャビティ部材21は、厚さ方向の一方の面のみから素子基板19の平面方向の応力を受けるから、撓み変形を生じやすい。このようなキャビティ部材21の側面21sに第1接着剤37を接着させることによって、上述した撓み変形を低減する作用を効果的に得ることができる。特に、放射面11aを挟んだ両側の側面21sの変位が第1接着剤37によって規制されることによって、キャビティ部材21の平面方向の変形(伸縮)を効果的に低減することができる。
In this case, for example, among the members of the plate-shaped
また、本実施形態では、板状素子11は、平板状である。
Further, in the present embodiment, the plate-shaped
この場合、例えば、既述のように、通常の回路基板の製造方法を板状素子11の製造方法に適用することができるなど、発生部7の製造方法が容易化される。また、例えば、超音波を比較的広い集束領域へ照射することができる。
In this case, for example, as described above, the normal circuit board manufacturing method can be applied to the plate-shaped
図7(a)及び図7(b)は、上記の広い集束領域への超音波の照射の効果を説明するための模式図である。具体的には、図7(a)及び図7(b)は、本実施形態及び他の例における超音波の集束の様子を模式的に示している。 7 (a) and 7 (b) are schematic views for explaining the effect of irradiating the above-mentioned wide focusing region with ultrasonic waves. Specifically, FIGS. 7 (a) and 7 (b) schematically show the state of focusing of ultrasonic waves in the present embodiment and other examples.
まず、他の例として、図7(b)に示すように、曲面状の放射面151aを有する素子151を考える。放射面151aは、例えば、一枚の板状のレンズ部材によって構成されており、レンズ部材の背後に複数の振動素子15(厳密には振動素子15に相当するもの。ここでは不図示。)が配列されている。そして、レンズ部材は、複数の振動素子15が生じた超音波を焦点P1に集束させる。焦点P1は、理論上は点であり、比較的狭い範囲に超音波が集束される。
First, as another example, consider an
一方、図7(a)に示すように、板状素子11から照射された超音波は、理想的には、板状素子11から放射されたそのままの幅(ビームの幅)で集束領域R1へ照射される。そして、複数の板状素子11の超音波が集束される。従って、集束領域R1は、理論上は、板状素子11から放射された超音波の幅と同程度の幅を有する領域となる。そして、この集束領域R1の幅内では、超音波の強度は概ね同等である。患部103の大きさ及び疾患の種類等によっては、このような集束領域R1の形成が効率的及び/又は安全である。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, the ultrasonic waves radiated from the plate-shaped
ここで、既に述べたように、本実施形態では、各板状素子11が複数の振動素子15を有していることから、板状素子11の面積は、超音波の周波数(別の観点では振動素子15の共振周波数)とは別個に設定可能である。その結果、例えば、所望の超音波の周波数と所望のビーム幅(板状素子11の面積)との組み合わせを得ることが容易である。また、上述したように板状素子11全体の撓み変形が抑制されることから、板状素子11から放射される超音波の幅を一定に維持しやすい。
Here, as already described, in the present embodiment, since each plate-shaped
<第2実施形態>
図8は、第2実施形態に係る発生部207の構成を示す、図6と同様の断面図である。
<Second Embodiment>
FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing the configuration of the generating
本実施形態は、第1接着剤37がキャビティ部材21の側面21sだけでなく、素子基板19の側面19sにも接着されている点が第1実施形態と相違する。なお、第1接着剤37は、素子基板19に対して、側面19s以外の面(例えば支持体13とは反対側の面)に接着されていてもよいし(図示の例)、接着されていなくてもよい。板状素子11の外縁に沿う方向における、及び断面視における、第1接着剤37の支持体13に対する接着範囲については、第1実施形態の説明が援用されてよい。
The present embodiment is different from the first embodiment in that the
第1接着剤37は、板状素子11の厚さ方向において、素子基板19の側面19sの全体に接着されていてもよいし(図示の例)、側面19sの一部にのみ接着されていてもよい。後者の場合、側面19sの、接着される領域の広さは任意である。側面19sが接着される領域は、板状素子11の厚さ方向において、側面19sの半分以上に亘っていてもよいし、半分未満に収まっていてもよい。また、側面19sが接着される領域の位置(キャビティ部材21側か、又はその反対側か等)も任意である。
The first adhesive 37 may be adhered to the
図示の例では、第1接着剤37は、キャビティ部材21の側面21sと素子基板19の側面19sとの双方に接着されており、かつ各面の全体に接着されている。ただし、図示の例とは異なり、第1接着剤37は、側面19s(その全部又は一部)にのみ接着されたり、側面19s(その全部又は一部)と側面21sの一部とに接着されたりしてもよい。例えば、第1接着剤37の重複部13e側に空気が入り込むことなどによって、第1接着剤37が側面19sにのみ接着したり、側面21sの一部と側面19s(その全部又は一部)とに接着したりしてもよい。
In the illustrated example, the
第1実施形態で述べた板状素子11の外縁に沿う方向における第1接着剤37の側面11s(側面21s)に対する接着範囲の説明は、第1接着剤37の側面19sに対する接着範囲に援用されてよい。例えば、第1接着剤37は、板状素子11の外縁の全周に亘って側面19sに接着されていてもよいし、板状素子11の外縁の一部においてのみ側面19sに接着されていてもよい。また、例えば、第1接着剤37は、放射面11a(より詳細には例えば少なくとも1つの振動素子15)を挟んだ両側の側面19sに接着されてよい。
The description of the bonding range of the first adhesive 37 with respect to the
以上のとおり、本実施形態においても、第1接着剤37は、複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されている。従って、例えば、第1実施形態と同様の効果が奏される。具体的には、例えば、板状素子11のその全体に亘る撓み変形を低減し、ひいては、エネルギーの損失を低減したり、集束領域R1が、意図された大きさよりも大きくなる蓋然性を低減したりすることができる。
As described above, also in this embodiment, the
また、本実施形態では、第1接着剤37は、キャビティ部材21の側面21sに加えて、素子基板19の、放射面11aを挟んだ両側の側面19sにも接着されている。
Further, in the present embodiment, the
従って、例えば、上記の効果が向上する。その理由としては、例えば、まず、第1実施形態に比較して接着面積が増加することが挙げられる。また、例えば、板状素子11の全体の撓み変形の要因となり得る素子基板19(圧電体層27)全体の伸縮自体を低減できることが挙げられる。
Therefore, for example, the above effect is improved. The reason is, for example, that the adhesive area is increased as compared with the first embodiment. Further, for example, it is possible to reduce the expansion and contraction of the entire element substrate 19 (piezoelectric layer 27), which can cause the entire plate-shaped
<第3実施形態>
図9は、第3実施形態に係る発生部307の構成を示す、図6と同様の断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 9 is a cross-sectional view similar to FIG. 6, showing the configuration of the
本実施形態は、第1接着剤37だけでなく、放射面11aが面する方向において、板状素子11と支持体13とを接着する第2接着剤73が設けられている点が第1及び第2実施形態と相違する。なお、図9では、第1接着剤37が接着される領域は、第2実施形態のものが例示されているが、第1接着剤37が接着される領域は、第1実施形態のものであってもよい。
The first aspect of the present embodiment is that not only the first adhesive 37 but also the
より具体的には、既述のように、板状素子11は、キャビティ部材21側を支持体13の重複部13eに向けており、キャビティ部材21の外縁部と、支持体13の重複部13eとが放射面11aが面する方向において互いに重なっている。第2接着剤73は、その間に介在して両者を接着している。
More specifically, as described above, the plate-shaped
第2接着剤73の配置領域は適宜に設定されてよい。例えば、第2接着剤73は、板状素子11の中央側から外縁側への方向において、板状素子11(より詳細にはキャビティ部材21)と支持体13の重複部13eとが互いに重なる領域の全体に亘っていてもよいし、当該領域の一部にのみ亘っていてもよい。後者の場合において、第2接着剤73は、例えば、上記の互いに重なる領域のうちの内縁側(開口13h側)にのみ位置していてもよいし、外縁側にのみ位置していてもよいし、内縁及び外縁の双方から離れた範囲にのみ位置していてもよい。また、例えば、第2接着剤73は、板状素子11の外縁よりも外側に広がっていてもよい。この場合、第2接着剤73は、第1接着剤37と重複部13eとが重なる領域の少なくとも一部において両者の間に介在していてもよい。
The arrangement area of the second adhesive 73 may be appropriately set. For example, the
板状素子11の外縁に沿う方向において、第1実施形態で述べた第1接着剤37の板状素子11及び支持体13に対する接着範囲の説明は、第2接着剤73の板状素子11及び支持体13の重複部13eに対する接着範囲に援用されてよい。例えば、第2接着剤73の接着範囲は、板状素子11の全周に亘っていてもよいし、一部にのみ亘っていてもよい。また、例えば、第1接着剤37は、放射面11a(より詳細には例えば少なくとも1つの振動素子15)を挟んだ両側において、板状素子11と重複部13eとに接着されていてもよい。
In the direction along the outer edge of the plate-shaped
第2接着剤73の厚さも適宜に設定されてよい。例えば、第2接着剤73の厚さは、板状素子11の厚さの半分以上であってもよいし、半分未満であってもよい。
The thickness of the second adhesive 73 may also be set as appropriate. For example, the thickness of the second adhesive 73 may be more than half or less than half the thickness of the plate-shaped
第2接着剤73の材料は、第1接着剤37の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、いずれの場合についても、既述の第1接着剤37の材料の説明は、第2接着剤73の材料の説明に援用されてよい。
The material of the second adhesive 73 may be the same as or different from the material of the
第1接着剤37の材料と第2接着剤73の材料とが異なる場合において、第1接着剤37の材料の弾性率は、例えば、第2接着剤73の材料の弾性率よりも大きくされてよい。また、逆に、第1接着剤37の材料の弾性率は、第2接着剤73の材料の弾性率よりも小さくされてもよい。弾性率が相対的に大きい材料と、弾性率が相対的に小さい材料との組み合わせは、種々可能であるが、例えば、前者が一般的な樹脂系接着剤とされる一方で、後者が既述の弾性接着剤とされてもよい。また、両者の弾性率の相違の程度も適宜に設定されてよく、例えば、前者の弾性率は、後者の弾性率の2倍以上、5倍以上又は10倍以上とされてよい。
When the material of the
以上のとおり、本実施形態においても、第1接着剤37は、複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されている。従って、例えば、第1実施形態と同様の効果が奏される。
As described above, also in this embodiment, the
また、本実施形態では、支持体13と、複数の板状素子11のそれぞれの外縁部とは、放射面11aが面する方向において、第2接着剤73を介して重なっている。
Further, in the present embodiment, the
従って、例えば、板状素子11が支持体13に対して接着される面積が増加する。その結果、例えば、振動によって生じる応力が第1接着剤37に集中する蓋然性が低減され、振動に対する耐久性が向上する。
Therefore, for example, the area where the plate-shaped
また、本実施形態では、第1接着剤37の弾性率は、第2接着剤73の弾性率よりも大きくされてよい。
Further, in the present embodiment, the elastic modulus of the first adhesive 37 may be made larger than the elastic modulus of the
この場合、例えば、第1接着剤37が相対的に硬いことによって、第1実施形態で説明した効果を維持しやすい。その一方で、第2接着剤73が相対的に柔らかいことによって、例えば、板状素子11と支持体13の重複部13eとの互いに重なる面の相対的な変位をある程度許容することができる。その結果、例えば、第2接着剤73が板状素子11又は重複部13eから剥離する蓋然性を低減し、気密性及び接合強度を向上させることができる。
In this case, for example, because the
また、本実施形態では、上記とは逆に、第1接着剤37の弾性率は、第2接着剤73の弾性率よりも小さくされてもよい。
Further, in the present embodiment, contrary to the above, the elastic modulus of the first adhesive 37 may be smaller than the elastic modulus of the
この場合、例えば、板状素子11は、第1接着剤37が接着される側面11sよりも板状素子11の中央側の位置が固定端として機能しやすくなる。その結果、例えば、固定端間の距離が短くなり、板状素子11の種々の振動モードの共振周波数が高くなる。従って、例えば、板状素子11のいずれかの振動モードの共振周波数が超音波の周波数の近傍かつ高周波数側に位置する場合に、第2接着剤73を硬くすることによって、上記の共振周波数を超音波の周波数から高周波数側に離すことができる。その結果、不要な振動が超音波に及ぼす影響を低減することができる。
In this case, for example, the plate-shaped
<第4実施形態>
図10は、第4実施形態に係る発生部407の構成を示す、図6と同様の断面図である。ただし、ここでは、互いに隣り合う2つの板状素子11に亘る範囲が示されている。図10では、2つの板状素子11の角度の相違は図示が省略されている。
<Fourth Embodiment>
FIG. 10 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing the configuration of the
図示の互いに隣り合う板状素子11の並び方向(図における左右方向)は、凹面7a(局所的には放射面11a)に沿う方向のうち、凹面7aの径方向及び周方向のいずれの方向であってもよく、また、板状素子11の平面形状及び配列態様等によっては、他の方向であってもよい。また、いずれか1つの方向について図示の構成が成立してもよいし、全ての方向(例えば径方向及び周方向の双方)について、図示の構成が成立してもよい。また、図示の構成は、図における左右方向に相当する方向に並ぶ全ての板状素子11について成立してもよいし、一部の板状素子11についてのみ成立してもよい。
The arrangement direction (horizontal direction in the figure) of the plate-shaped
本実施形態では、互いに隣り合う板状素子11の、互いに隣り合う側面11s同士が、第1接着剤37によって接着されている。なお、ここでは、互いに隣り合う側面11s同士を接着する第1接着剤37を一つの接着剤として概念しているが、一方の側面11sに接着されている第1接着剤37と、他方の側面11sに接着されている第1接着剤37とが互いに接着されていると捉えられてもよい。
In the present embodiment, the side surfaces 11s of the plate-shaped
本実施形態では、支持体13が互いに隣り合う側面11sの間に仕切部13fを有していることから、第1接着剤37は、仕切部13fの壁面及び頂面にも接着されている。特に図示しないが、支持体13が仕切部13fを有していない態様においては、第1接着剤37は、仕切部13fに接着されずに、互いに隣り合う側面11s同士の間に介在して両者に接着される。
In the present embodiment, since the
図示の例では、第1接着剤37は、仕切部13fの壁面の高さ方向において、当該壁面の全体に接着されつつ、互いに隣り合う側面11sに接着されている。ただし、第1実施形態の説明から理解されるように、第1接着剤37は、壁面の一部(例えば頂部側)にのみ接着されつつ、互いに隣り合う側面11sに接着されていてもよい。互いに隣り合う側面11sの間における第1接着剤37の厚さ(本実施形態では仕切部13fの高さも含む厚さ)は、適宜に設定されてよい。例えば、第1接着剤37の厚さは、板状素子11の厚さ以上であってもよいし(図示の例)、板状素子11の厚さ未満であってもよい。
In the illustrated example, the
また、仕切部13fの高さは、板状素子11を構成する素子基板19の上面(FPC35側の面)よりも高く、かつFPC35の下面(素子基板19側の面)よりも低くてもよい。仕切部13fの高さがこのようであると、隣り合う板状素子11において素子基板19同士の振動が干渉するのを低減しつつ、仕切り部13fによってその上に位置するFPC35が折り曲げられてFPC35に負荷がかかるのを低減することができる。また、FPC35を素子基板19に接合する時のFPC35の扱いやすさの点でも好ましい。
Further, the height of the
図示の例では、第3実施形態と同様に、第2接着剤73が設けられている。また、第2実施形態と同様に、第1接着剤37は、キャビティ部材21の側面21s及び素子基板19の側面19sの双方に接着されている。ただし、互いに隣り合う側面11sを接着する第1接着剤37(仕切部13fが設けられている態様及び設けられていない態様)は、第2接着剤73が設けられていない態様に適用されてもよいし、第1接着剤37が側面19s及び側面21sの一方のみに接着されている態様に適用されてもよいし、上記2つの態様の組み合わせに適用されてもよい。
In the illustrated example, the
以上のとおり、本実施形態においても、第1接着剤37は、複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されている。従って、例えば、第1実施形態と同様の効果が奏される。具体的には、例えば、板状素子11全体の撓み変形を低減し、ひいては、エネルギーの損失を低減したり、集束領域R1が、意図された大きさよりも大きくなる蓋然性を低減したりすることができる。
As described above, also in this embodiment, the
また、本実施形態では、互いに隣り合う板状素子11の、互いに隣り合う側面11s同士が、第1接着剤37によって接着されている。
Further, in the present embodiment, the side surfaces 11s of the plate-shaped
この場合、例えば、上述の撓み変形を低減する効果が向上する。具体的には、以下のとおりである。例えば、通常、隣り合う板状素子11は、互いに同じタイミングで収縮又は伸長する。従って、互いに隣り合う側面11s同士が接着されていると、側面11s同士は、板状素子11が収縮するときには第1接着剤37を介して互いに引っ張り合い、板状素子11が伸長するときには第1接着剤37を介して互いに押し合う。ひいては、側面11sの変位が低減され、既述の効果が向上する。
In this case, for example, the effect of reducing the above-mentioned bending deformation is improved. Specifically, it is as follows. For example, usually, adjacent plate-shaped
また、本実施形態では、支持体13は、互いに隣り合う板状素子11の、互いに隣り合う側面11s同士の間に位置するとともに第1接着剤37が接着されている仕切部13fを有している。支持体13の弾性率は、例えば、第1接着剤37の弾性率よりも大きくされてよい。
Further, in the present embodiment, the
この場合、例えば、上記のように互いに隣り合う側面11s同士が引っ張り合う、又は押し合うときに、その間に第1接着剤37よりも弾性率が高い仕切部13fが介在することになる。その結果、例えば、互いに隣り合う側面11sの近接及び離反が更に低減されることになる。ひいては、上述の効果が向上する。
In this case, for example, when the side surfaces 11s adjacent to each other are pulled or pressed against each other as described above, the
<第5実施形態>
図11は、第5実施形態に係る発生部507の構成を示す、図6と同様の断面図である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 11 is a cross-sectional view similar to FIG. 6, showing the configuration of the
本実施形態は、第1接着剤37がFPC35に到達している点が他の実施形態と相違する。より詳細には、第1接着剤37は、板状素子11の側面11sからFPC35に到達してFPC35に接着されていることによって、板状素子11とFPC35との間の空間71の外周部の少なくとも一部を塞いでいる。例えば、第1接着剤37は、空間71の全周に亘って空間71の外周部を塞いでおり、空間71は密閉されている。
This embodiment is different from other embodiments in that the
このように空間71の外周部が塞がれている態様において、第1接着剤37は、FPC35の板状素子11側の面に到達しているだけであってもよいし、FPC35の側面を覆っていてもよいし、さらには、FPC35の板状素子11とは反対側の面を覆っていてもよい(図示の例)。また、第1接着剤37がFPC35の板状素子11とは反対側の面を覆っている場合において、第1接着剤37は、FPC35の板状素子11とは反対側の面の全体を覆っていてもよいし(図示の例)、一部(例えば外周部)のみを覆っていてもよい。
In the embodiment in which the outer peripheral portion of the
FPC35が第1接着剤37によって覆われている場合、FPC35とケーブル49との接続は適宜になされてよい。例えば、FPC35は、その一部が第1接着剤37の外部に延び出て直接又は間接にケーブル49と接続されてよい。なお、本開示において、FPC35の全体が第1接着剤37によって覆われている等という場合、このようなFPC35の一部が延び出ている態様を含んでよい。また、例えば、FPC35に接続されているとともに第1接着剤37から延び出る配線が直接又は間接にケーブル49と接続されてもよい。また、例えば、FPC35の板状素子11とは反対側の面の一部領域(例えばFPC35の中央側の領域)が第1接着剤37から露出し、当該一部領域に設けられたパッドが直接又は間接にケーブル49と接続されてよい。
When the
第1実施形態の説明で述べたように、図示の例とは異なり、FPC35は、2以上の板状素子11に亘って広がっていてもよい。この場合においても、例えば、第1接着剤37が各板状素子11の周囲においてFPC35の板状素子11側の面に接着することによって、空間71を密閉することなどができる。及び/又は、例えば、第1接着剤37が2以上の板状素子11に重なるFPC35の外縁(例えばFPC35の側面)に接着されることによって、空間71を密閉することなどができる。
As described in the description of the first embodiment, unlike the illustrated example, the
また、本実施形態では、別の観点では、少なくとも複数の振動素子15を含む範囲において、第1接着剤37がFPC35に対して板状素子11とは反対側に重なっている。図示の例では、第1接着剤37は、FPC35の全体に重なっている。また、第1接着剤37は、FPC35の上から板状素子11の全体を覆っている。このような観点において、空間71は、密閉されていてもよいし、密閉されていなくてもよい。
Further, in the present embodiment, from another viewpoint, the first adhesive 37 overlaps the
第1接着剤37のFPC35上における厚さは適宜に設定されてよい。例えば、当該厚さは、板状素子11の厚さ以上であってもよいし、板状素子11の厚さ未満であってもよい。また、第1接着剤37の上面(FPC35とは反対側の面)は、図示の例のように曲面であってもよいし、平面であってもよい。
The thickness of the first adhesive 37 on the
なお、図示の例においても、仕切部13fの高さは、板状素子11を構成する素子基板19の上面(FPC35側の面)よりも高く、かつFPC35の下面(素子基板19側の面)よりも低くてもよい。仕切部13fの高さがこのようであると、隣り合う板状素子11において素子基板19同士の振動が干渉するのを低減しつつ、仕切り部13fによってその上に位置するFPC35が折り曲げられてFPC35に負荷がかかるのを低減することができる。また、FPC35を素子基板19に接合する時のFPC35の扱いやすさの点でも好ましい。
Also in the illustrated example, the height of the
図示の例では、第3実施形態と同様に、第2接着剤73が設けられている。また、第2実施形態と同様に、第1接着剤37は、キャビティ部材21の側面21s及び素子基板19の側面19sの双方に接着されている。また、第1接着剤37は、第1~第3実施形態と同様に、隣り合う板状素子11の側面11s同士を接着していない。ただし、FPC35にも接着されている第1接着剤37は、第2接着剤73が設けられていない態様に適用されてもよいし、第1接着剤37が側面19s及び側面21sの一方のみに接着されている態様に適用されてもよいし、第1接着剤37が互いに隣り合う側面11s同士に接着されている態様に適用されてもよいし、上記3つの態様の2以上の組み合わせに適用されてもよい。
In the illustrated example, the
以上のとおり、本実施形態においても、第1接着剤37は、複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されている。従って、例えば、第1実施形態と同様の効果が奏される。具体的には、例えば、板状素子11全体の撓み変形を低減し、ひいては、エネルギーの損失を低減したり、集束領域R1が、意図された大きさよりも大きくなる蓋然性を低減したりすることができる。
As described above, also in this embodiment, the
また、本実施形態では、第1接着剤37は、板状素子11の側面11sからFPC35に到達してFPC35に接着されていることによって、板状素子11とFPC35との間の空間71の外周部の少なくとも一部を塞いでいる。
Further, in the present embodiment, the
この場合、例えば、空間71の外周部の少なくとも一部が塞がれていることによって、空間71への気体(例えば空気)の流入及び空間71からの気体の流出が抑制される。ここで、振動素子15は、放射面11a側においては液体LQに接している。一方、放射面11aとは反対側においては空間71の気体に接している。すなわち、振動素子15は、表裏に接する物質が異なっている。その結果、例えば、振動素子15においては、超音波を発生させるための撓み振動の対称性が崩れ、変位量が低下し、ひいては、超音波の音圧が低下する。しかし、空間71における気体の流入出が抑制されることによって、例えば、振動素子15が空間71の気体から受ける抵抗が増加する。その結果、振動素子15が液体LQから受ける抵抗と振動素子15が空間71の気体から受ける抵抗との差が低減される。ひいては、撓み振動の非対称性を低減することができる。
In this case, for example, by blocking at least a part of the outer peripheral portion of the
また、本実施形態では、第1接着剤37は、例えば、FPC35の上から板状素子11の全体を覆っており、かつ空間71を密閉している。
Further, in the present embodiment, the first adhesive 37 covers the entire plate-shaped
この場合、上記の非対称性を低減する効果が向上する。その理由としては、例えば、空間71が密閉されることが挙げられる。また、例えば、第1接着剤37がFPC35に重なってFPC35の可撓性が低減されることが挙げられる。
In this case, the effect of reducing the above asymmetry is improved. The reason is, for example, that the
<第6実施形態>
図12は、第6実施形態に係る発生部607の構成を示す、図6と同様の断面図である。
<Sixth Embodiment>
FIG. 12 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing the configuration of the
本実施形態は、FPC35に対して板状素子11とは反対側から対向している補強部材75が設けられている点が第5実施形態と相違する。補強部材75は、FPC35とは異なり、可撓性を有していない材料によって構成されている。これにより、例えば、FPC35の撓み変形を抑制して、振動素子15が空間71の気体から受ける抵抗を増加させ、上述した非対称性の低減の効果を得ることができる。
The present embodiment is different from the fifth embodiment in that a reinforcing
補強部材75の形状及び寸法は適宜に設定されてよい。例えば、補強部材75は、一定の厚さの平板状とされてよい。補強部材75の広さは、例えば、1つの素子基板19が有する全ての振動素子15に亘る広さとされてよい。補強部材75の広さは、FPC35の広さよりも狭くてもよいし、同等でもよいし、広くてもよい。補強部材75の平面形状は、例えば、FPC35又は板状素子11の平面形状と相似又は類似する形状とされてもよいし、異なる形状であってもよい。補強部材75の厚さは、FPC35の厚さに対して、厚くてもよいし(図示の例)、同等以下であってもよい。
The shape and dimensions of the reinforcing
補強部材75の材料は任意である。例えば、補強部材75の材料は、弾性率が第1接着剤37の材料の弾性率よりも大きいものとされてよい。具体的には、例えば、第1接着剤37が樹脂系接着剤とされる一方で、補強部材75は金属(例えばステンレス鋼)とされてよい。補強部材75の材料は、支持体13の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
The material of the reinforcing
補強部材75は、例えば、FPC35に対して第1接着剤37を介して重なっていてもよいし(図示の例)、FPC35に対して直接的に重なっていてもよい。図示の例では、補強部材75は、FPC35とは反対側の面の全体が第1接着剤37によって覆われている。また、別の観点では、補強部材75は、その表裏及び側面が第1接着剤37に覆われており、第1接着剤37に埋設されている。ただし、図示の例とは異なり、例えば、第1接着剤37は、補強部材75の外縁部にのみ接着され、補強部材75のFPC35との反対側の面の全部又は大部分がFPC35とは反対側に露出していてもよい。
The reinforcing
以上のとおり、本実施形態においても、第1接着剤37は、複数の板状素子11それぞれの側面11sに接着されている。従って、例えば、第1実施形態と同様の効果が奏される。具体的には、例えば、板状素子11全体の撓み変形を低減し、ひいては、エネルギーの損失を低減したり、集束領域R1が、意図された大きさよりも大きくなる蓋然性を低減したりすることができる。
As described above, also in this embodiment, the
また、本実施形態では、発生部607は、補強部材75を有している。補強部材75は、FPC35に対して板状素子11とは反対側から、第1接着剤37を介して間接に、又は直接に重なっており、また、第1接着剤37が接着されている。補強部材75の弾性率は、第1接着剤37の弾性率よりも大きい。
Further, in the present embodiment, the generating
この場合、例えば、第1接着剤37のみによってFPC35を覆っている態様よりもFPC35の撓み変形を低減することが容易である。その結果、例えば、第5実施形態で述べた効果が向上する。具体的には、FPC35の撓み変形の低減によって、振動素子15が空間71の気体から受ける抵抗を増加させ、振動素子15の撓み振動の非対称性を低減することができる。
In this case, for example, it is easier to reduce the bending deformation of the
本開示に係る技術は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。 The technique according to the present disclosure is not limited to the above embodiments, and may be implemented in various embodiments.
複数の板状素子は、凹面を構成するように配置されていなくてもよい。例えば、複数の板状素子は、ブラインドの複数のスラットのように同一平面上に配置され、かつ同一の位置を向くように前記平面に対する角度を互いに異ならせて配置されてよい。また、板状素子は、平板状でなく、曲面状であってもよい。この場合において、超音波発生器具は、図7(b)のように焦点に超音波を集束させることが意図されているものであってもよい。 The plurality of plate-shaped elements may not be arranged so as to form a concave surface. For example, the plurality of plate-shaped elements may be arranged on the same plane as a plurality of slats of a blind, and may be arranged at different angles with respect to the plane so as to face the same position. Further, the plate-shaped element may have a curved surface shape instead of a flat plate shape. In this case, the ultrasonic generator may be intended to focus the ultrasonic waves at the focal point as shown in FIG. 7 (b).
振動素子(板状素子)は、圧電体自体が撓み変形する態様のものに限定されない。例えば、振動素子は、放射面を構成する振動板と、その背後で放射面に交差する方向に伸縮して振動板を撓み変形させる圧電体とを有する構成であってもよい。また、圧電体自体が撓み変形する振動素子は、実施形態に示したユニモルフ型のものに限定されず、例えば、互いに分極方向が異なる圧電体が積層されたバイモルフ型のものであってもよい。また、板状素子は、キャビティ部材を有さないものであってもよい。 The vibrating element (plate-shaped element) is not limited to the one in which the piezoelectric body itself bends and deforms. For example, the vibrating element may have a structure including a diaphragm forming a radial surface and a piezoelectric body behind the diaphragm that expands and contracts in a direction intersecting the radial surface to bend and deform the diaphragm. Further, the vibrating element in which the piezoelectric body itself bends and deforms is not limited to the unimorph type shown in the embodiment, and may be, for example, a bimorph type in which piezoelectric bodies having different polarization directions are laminated. Further, the plate-shaped element may not have a cavity member.
実施形態では、支持体は、1つの板状素子の複数の振動素子を露出させる1つの開口13hを有した。このような開口13hに代えて、複数の振動素子に個別に重なる複数の開口が支持体に設けられてもよい。この場合、第2接着剤73は、その複数の開口それぞれの周囲において支持体と板状素子とを接着してもよい。この態様であっても、板状素子の側面に第1接着剤が接着されることによって、例えば、板状素子の支持体に重なる面とは反対側の面を伝搬する振動などの不要な振動を低減しやすいという効果が奏される。また、支持体が振動素子毎に開口を有している場合においては、キャビティ部材を省略しても、キャビティ部材が設けられている態様と同様に、支持体の開口によって振動素子の周波数を規定することができる。
In the embodiment, the support has one
実施形態では、板状素子11は、支持体13に対して背面13b(患者101とは反対側の面)に重ねられたが、逆に、支持体13に対して前面13a(患者101側の面)に重ねられてもよいし、そのような重なりを有さなくてもよい。また、板状素子11は、支持体13に対して、及び/又は患者101側に対して、キャビティ部材21側及び素子基板19側のいずれを向けてもよい。
In the embodiment, the plate-shaped
1…超音波装置、3…超音波放射器具、11…板状素子、11a…放射面、11s…(板状素子の)側面、13…支持体、15…振動素子、37…第1接着剤、R1…集束領域。 1 ... Ultrasonic device, 3 ... Ultrasonic radiation device, 11 ... Plate element, 11a ... Radiation surface, 11s ... Side surface (of plate element), 13 ... Support, 15 ... Vibration element, 37 ... First adhesive , R1 ... Focusing area.
Claims (15)
複数の前記放射面が互いに異なる方向から同一の位置に向けられる配置で前記複数の板状素子を保持している支持体と、
前記複数の板状素子と前記支持体とを接着している第1接着剤と、
を有しており、
前記複数の板状素子それぞれは、前記放射面内の複数の位置に、超音波を生成する振動を生じる複数の振動素子を有しており、
前記第1接着剤は、前記複数の板状素子それぞれの側面に接着されている
超音波放射器具。 A plurality of plate-shaped elements having radiation surfaces for emitting ultrasonic waves on one of the front and back surfaces, and
A support that holds the plurality of plate-shaped elements in an arrangement in which the plurality of radial surfaces are directed to the same position from different directions, and
A first adhesive that adheres the plurality of plate-shaped elements to the support,
Have and
Each of the plurality of plate-shaped elements has a plurality of vibrating elements that generate vibrations that generate ultrasonic waves at a plurality of positions in the radiation surface.
The first adhesive is an ultrasonic radiation device that is adhered to the side surface of each of the plurality of plate-shaped elements.
前記放射面に沿って広がっており、前記複数の振動素子を含んでいる素子基板と、
前記放射面に沿って広がっており、前記複数の振動素子に個別に重なる複数の開口を有しているキャビティ部材と、を有しており、
前記素子基板は、前記放射面に沿う方向の応力を生じる圧電体層を含み、
前記第1接着剤は、前記キャビティ部材の側面及び前記素子基板の側面の少なくとも一方に接着されている
請求項1に記載の超音波放射器具。 Each of the plurality of plate-shaped elements
An element substrate that extends along the radial surface and includes the plurality of vibrating elements.
It has a cavity member that extends along the radial surface and has a plurality of openings that individually overlap the plurality of vibrating elements.
The device substrate contains a piezoelectric layer that generates stress in the direction along the radial surface.
The ultrasonic radiation device according to claim 1, wherein the first adhesive is adhered to at least one of a side surface of the cavity member and a side surface of the element substrate.
前記第1接着剤は、前記キャビティ部材の、前記放射面を挟んだ両側の側面に接着されている
請求項2に記載の超音波放射器具。 In the direction in which the radial surface faces, the support, the cavity member, and the element substrate are overlapped in this order.
The ultrasonic radiation device according to claim 2, wherein the first adhesive is adhered to both side surfaces of the cavity member with the radiation surface interposed therebetween.
請求項3に記載の超音波放射器具。 The ultrasonic radiation device according to claim 3, wherein the first adhesive is also adhered to both side surfaces of the element substrate with the radiation surface interposed therebetween.
請求項1~4のいずれか1項に記載の超音波放射器具。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the support and the outer edges of the plurality of plate-shaped elements are overlapped with each other via a second adhesive in the direction in which the radial surface faces. Ultrasonic radiation equipment.
請求項5に記載の超音波放射器具。 The ultrasonic radiation device according to claim 5, wherein the elastic modulus of the first adhesive is larger than the elastic modulus of the second adhesive.
請求項5に記載の超音波放射器具。 The ultrasonic radiation device according to claim 5, wherein the elastic modulus of the first adhesive is smaller than the elastic modulus of the second adhesive.
請求項1~7のいずれか1項に記載の超音波放射器具。 The ultrasonic radiating instrument according to any one of claims 1 to 7, wherein the side surfaces of the plate-shaped elements adjacent to each other are bonded to each other by the first adhesive.
前記支持体の弾性率は、前記第1接着剤の弾性率よりも大きい
請求項1~8のいずれか1項に記載の超音波放射器具。 The support has a partition portion located between the side surfaces of the plate-shaped elements adjacent to each other and to which the first adhesive is adhered.
The ultrasonic radiation device according to any one of claims 1 to 8, wherein the elastic modulus of the support is larger than the elastic modulus of the first adhesive.
前記第1接着剤は、前記板状素子の側面から前記フレキシブル基板に到達して前記フレキシブル基板にも接着されていることによって前記空間の外周部の少なくとも一部を塞いでいる
請求項1~9のいずれか1項に記載の超音波放射器具。 It further has a flexible substrate that overlaps the plate-shaped element on the side opposite to the radial surface with a space.
Claims 1 to 9 that the first adhesive reaches at least a part of the outer peripheral portion of the space by reaching the flexible substrate from the side surface of the plate-shaped element and being adhered to the flexible substrate. The ultrasonic radiation device according to any one of the above items.
前記仕切部の高さは、前記板状素子の上面よりも高く、前記フレキシブル基板の下面よりも低い
請求項10に記載の超音波放射器具。 The support has a partition portion that is located between the side surfaces of the plate-shaped elements that are adjacent to each other and that are adjacent to each other and to which the first adhesive is adhered.
The ultrasonic radiation device according to claim 10, wherein the height of the partition portion is higher than the upper surface of the plate-shaped element and lower than the lower surface of the flexible substrate.
請求項10または11に記載の超音波放射器具。 The ultrasonic radiation device according to claim 10 or 11, wherein the first adhesive covers the entire plate-shaped element from above the flexible substrate and seals the space.
前記補強部材の弾性率は、前記接着剤の弾性率よりも大きい
請求項10~12のいずれか1項に記載の超音波放射器具。 It further has a reinforcing member that overlaps the flexible substrate from the side opposite to the plate-shaped element and to which the first adhesive is adhered.
The ultrasonic radiation device according to any one of claims 10 to 12, wherein the elastic modulus of the reinforcing member is larger than the elastic modulus of the adhesive.
請求項1~13のいずれか1項に記載の超音波放射器具。 The ultrasonic radiating instrument according to any one of claims 1 to 13, wherein the plate-shaped element has a flat plate shape.
超音波の周波数帯内の周波数を有する交流電力を前記板状素子に供給する駆動制御部と、
を有している超音波装置。 The ultrasonic radiating device according to any one of claims 1 to 14,
A drive control unit that supplies AC power having a frequency within the ultrasonic frequency band to the plate-shaped element,
Ultrasonic device that has.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06261908A (en) | 1993-03-15 | 1994-09-20 | Toshiba Corp | Ultrasonic wave transmitter and calculus breaking device equipped with this wave transmitter |
| JPH06319746A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-22 | Toshiba Corp | Ultrasonic therapeutic apparatus |
| JP2013509932A (en) * | 2009-11-09 | 2013-03-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Curved ultrasonic HIFU transducer with pre-formed spherical matching layer |
| JP2013543422A (en) * | 2010-10-18 | 2013-12-05 | カーディオソニック リミテッド | Ultrasonic emitter |
| US20140316269A1 (en) * | 2013-03-09 | 2014-10-23 | Kona Medical, Inc. | Transducers, systems, and manufacturing techniques for focused ultrasound therapies |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06261908A (en) | 1993-03-15 | 1994-09-20 | Toshiba Corp | Ultrasonic wave transmitter and calculus breaking device equipped with this wave transmitter |
| JPH06319746A (en) * | 1993-05-11 | 1994-11-22 | Toshiba Corp | Ultrasonic therapeutic apparatus |
| JP2013509932A (en) * | 2009-11-09 | 2013-03-21 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Curved ultrasonic HIFU transducer with pre-formed spherical matching layer |
| JP2013543422A (en) * | 2010-10-18 | 2013-12-05 | カーディオソニック リミテッド | Ultrasonic emitter |
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